Lanthanide

L'UICPA définit comme lanthanide^[1] tout élément chimique parmi les quinze de numéros atomiques compris entre 57 (lanthane) et 71 (lutécium). Ce terme est plus ou moins synonyme de l'ancienne appellation de terre rare pour ces éléments.

Ce sont des métaux électropositifs trivalents brillants avec un éclat argenté qui ternissent rapidement lorsqu'ils sont exposés à l'air libre. Ils sont de moins en moins mous au fur et à mesure que leur numéro atomique augmente. Leur température de fusion et leur température d'ébullition sont élevées. Ils réagissent violemment avec la plupart des non-métaux et brûlent dans l'air.

Ces éléments ne sont pas rares dans le milieu naturel, le cérium ₅₈Ce étant le 26^ème élément le plus abondant de la croûte terrestre. Le néodyme ₆₀Nd est plus abondant que l'or, et le thulium ₆₉Tm est plus abondant que l'iode. Ils vérifient assez bien l'effet d'Oddo-Harkins, selon lequel les éléments de numéro atomique supérieur à 4 sont plus abondants dans l'univers lorsqu'ils ont un numéro atomique pair que lorsqu'il est impair.

L'étymologie de leur nom dérive du grec ancien λανθανειν, qui signifie « rester caché Â», appliqué au lanthane en raison de la difficulté à l'isoler de l'oxyde de cérium.

Les lanthanides forment une série chimique très homogène caractérisée par le remplissage progressif de la sous-couche électronique 4f, à l'exception du lutécium ₇₁Lu qui appartient au bloc d. Ces éléments sont tous des terres rares. Ils sont chimiquement très similaires au lanthane — d'où leur nom — en ce sens qu'ils favorisent l'état d'oxydation +3, y compris le lutécium, avec une uniformité non-égalée dans le tableau périodique : on les trouve naturellement sous forme de cations trivalents, à l'exception du cérium ₅₈Ce (qui présente les états +3 et +4) et de l'europium ₆₃Eu (qui présente les états +2 et +3). En raison de leur similitude poussée, on les représente souvent indistinctement avec le pseudo-symbole chimique Ln, désignant n'importe quel lanthanide.

Les lanthanides plus lourds que Ce atteignent difficilement au degré d'oxydation +4. Ceci s'explique par le fait que les orbitales f sont relativement internes : il est difficile d'enlever des électrons f ; ces électrons sont également peu disponibles pour former des liaisons covalentes, ce qui explique que les ions des éléments de ces séries, forment des complexes sans préférence quant à leur géométrie de coordination.

D'une manière générale, les lanthanides sont très électropositifs et les cations Ln³⁺ sont des cations durs (selon la théorie HSAB).

Le rayon ionique des cations Ln³⁺ décroît tout au long de la période en vertu du phénomène appelé contraction des lanthanides : l'efficacité de l'écrantage du noyau par les électrons d'une orbitale f est en effet assez faible (l'ordre d'efficacité décroissante par orbitale atomique étant s > p > d > f) et ne compense pas la charge croissante du noyau atomique quand le numéro atomique augmente.

Élément chimique			Configuration électronique	Rayon ionique du trication Ln3+
n° 57	La	Lanthane	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1 ( * )	—
n° 58	Ce	Cérium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f1 5d1 ( * )	102 pm
n° 59	Pr	Praséodyme	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3	99 pm
n° 60	Nd	Néodyme	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4	98,3 pm
n° 61	Pm	Prométhéum	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f5	97 pm
n° 62	Sm	Samarium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f6	95,8 pm
n° 63	Eu	Europium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7	94,7 pm
n° 64	Gd	Gadolinium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7 5d1 ( * )	93,8 pm
n° 65	Tb	Terbium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9	92,3 pm
n° 66	Dy	Dysprosium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10	91,2 pm
n° 67	Ho	Holmium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f11	90,1 pm
n° 68	Er	Erbium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12	89 pm
n° 69	Tm	Thulium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13	88 pm
n° 70	Yb	Ytterbium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14	86,8 pm
n° 71	Lu	Lutécium	1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d1	86,1 pm

( * ) Exceptions à la règle de Klechkowski : lanthane ₅₇La, cérium ₅₈Ce, gadolinium ₆₄Gd.

[modifier] Note

[modifier] Liens externes

• UICPA : Page de liens vers le tableau périodique
• UICPA : Tableau périodique officiel du 22/06/2007