Lanthanoide

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Lanthanoide mit Fokus auf Cer (Ce) und Gadolinium (Gd)

Lanthanoide, oftmals als “Seltene Erden” bezeichnet, sind eine Gruppe von 15 ähnlichen Elementen, die im Periodensystem auf Lanthan folgen und bis Lutetium reichen. Sie gehören zum f-Block der Elemente, weil in dieser Serie die Aufüllung der 4f-Unterschale stattfindet. Cer (Ce) mit der Ordnungszahl 58 und Gadolinium (Gd) mit der Ordnungszahl 64 sind wichtige Repräsentanten dieser Gruppe.

Position im Periodensystem und f-Block-Klassifizierung

Cer und Gadolinium finden wir im Periodensystem in der sogenannten Lanthanoiden-Reihe. Ihre Position ist im f-Block unterhalb der Hauptgruppenelemente zu verorten. Wieso sind sie genau dort? Weil ihre Elektronenkonfiguration die Aufüllung der 4f-Orbitale beinhaltet, was charakteristisch für den f-Block ist. Gadolinium ist eines der Elemente, das eine besondere Stellung innehat, da es auch eine vollständig besetzte d-Schale besitzt.

Einzigartige Eigenschaften der Lanthanoide

Die Lanthanoide zeigen einige einzigartige Eigenschaften. Eine der wichtigsten ist die Lanthanidenkontraktion. Diese beschreibt das Phänomen, dass trotz steigender Kernladungszahl die Radien der Lanthanoiden von Lanthan bis Lutetium abnehmen. Das hat weitreichende Konsequenzen für die chemischen Eigenschaften, wie etwa abnehmende Ionisierungsenergien und steigende Elektronegativitäten, was ihre Reaktivität beeinflusst.

Oxidationsstufen und typische Verbindungen von Cer (Ce)

Cer ist das Lanthanoid, das bekannt dafür ist, in zwei wichtigen Oxidationsstufen vorzuliegen: +III und +IV. Die Oxidationsstufe +III ist dabei die stabilste und häufigste unter Normalbedingungen.

Cer(III)-Verbindungen sind zahlreich und beinhalten beispielsweise Cer(III)-chlorid (CeCl₃), das als Ausgangsmaterial für die Synthese anderer Cer-Verbindungen dient. Cer(IV)-oxid (CeO₂), auch als Ceroxid bekannt, wird aufgrund seiner Oxidationsfähigkeit und Unbeständigkeit in reduzierenden Umgebungen in Katalysatoren verwendet und spielt eine wichtige Rolle in der Cerimetrie.

Zusammenfassung

  • Cer (Ce): Ein Element der Lanthanoide mit der Ordnungszahl 58; es hat stabile Oxidationsstufen von +III und +IV.
  • Oxidationsstufen: +III ist die häufigste und stabilste unter Normalbedingungen für Cer; +IV wird oft in der analytischen Chemie z.B. in der Cerimetrie verwendet.
  • Lanthanoide: Eine Gruppe von Elementen im Periodensystem von Lanthan (Ordnungszahl 57) bis Lutetium (Ordnungszahl 71), charakterisiert durch ihre Position in den F-Block-Elementen.
  • 4d-Schale: Bei Cer ist diese Schale vollständig besetzt, was typisch für Lanthanoide ist und Einfluss auf ihre chemischen Eigenschaften hat.
  • Nicht zu verwechseln: Obwohl Cer und Gadolinium zu den Lanthanoiden gehören, ist Uran, das ebenfalls eine höhere Ordnungszahl aufweist, kein Teil dieser Gruppe.

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