Chim. - Gruppo di 15 elementi chimici metallici,
detti anche
lantanidi, aventi numero atomico compreso tra 57 (lantanio) e
71 (lutezio). Tali elementi, che portano il nome di
t.r. poiché in
passato erano ritenuti presenti soltanto in minerali rari, possiedono tutti le
medesime caratteristiche chimiche e fisiche e per questo motivo sono raccolti
nella tavola periodica degli elementi in un'unica casella del terzo gruppo,
corrispondente al loro capostipite, il lantanio (da cui il nome di lantanidi).
La ragione di tale somiglianza risiede nella loro configurazione elettronica:
gli elettroni che si aggiungono via via passando dal lantanio al lutezio non si
collocano nel livello esterno di valenza, che determina il comportamento chimico
degli elementi, ma vanno a completare un sottolivello interno (
4f).
L'analogia di comportamento di questi elementi rende difficile la loro
classificazione. Secondo alcuni essa prevede tre gruppi: il gruppo del cerio,
comprendente lantanio, cerio, praseodimio, neodimio, prometeo e samario; quello
del terbio, costituito da europio, gadolinio, terbio e disprosio; quello
dell'ittrio (elemento non appartenente alle
t.r. ma ritrovato spesso in
natura insieme ad esse), che comprende olmio, erbio, tulio, itterbio e lutezio.
Secondo altri consiste in due soli gruppi (quello del cerio e quello
dell'ittrio) con il punto di separazione in corrispondenza dell'elemento chimico
con numero atomico 64 (gadolinio). In base a questo secondo criterio
classificativo, il primo gruppo comprenderebbe gli elementi più
abbondanti in natura, che si comportano come basi forti, mentre il secondo
gruppo riassumerebbe gli elementi che possiedono un comportamento basico meno
spiccato. In natura gli elementi delle
t.r. non sono abbondanti: basti
pensare che il cerio, l'elemento più comune, costituisce soltanto il 3 x
10
-4% della crosta terrestre. Il più delle volte si trovano
insieme tra loro oppure sotto forma di ossidi, carbonati, silicati, fosfati,
associati ad altri elementi quali il ferro, il calcio, il berillio, l'alluminio.
Sono presenti in un centinaio di minerali; quelli nei quali si trovano
più abbondanti sono la monazite, la gadolinite, la bastnaesite, la
xenotina e, in misura minore, l'apatite e l'uraninite, minerali localizzati per
più del 95% in Cina, negli Stati Uniti e in India. Il recupero e
soprattutto la separazione di questi elementi dai minerali che li contengono
risultano piuttosto difficili sia per la loro bassa concentrazione sia per le
strette somiglianze chimiche e fisiche: in passato la separazione è stata
realizzata mediante accurate e ripetute cristallizzazioni e, più di
recente, con la più semplice tecnica dello scambio ionico, che sfrutta le
piccole differenze di proprietà (solubilità, solvatazione,
formazione di ioni complessi) derivanti dalle differenze del raggio ionico. Oggi
le separazioni vengono realizzate per cromatografia o mediante resine
scambiatrici di ioni. Dal punto di vista dell'aspetto, i metalli delle
t.r.
mostrano una lucentezza grigio-argentea e, se esposti all'aria, vanno
incontro a una rapida ossidazione della superficie che diventa scura. Sono
duttili, malleabili, buoni conduttori di calore e di elettricità e ottimi
riducenti. Reagiscono con l'acqua, si sciolgono negli acidi deboli, e i loro
cloruri, nitrati e acetati sono solubili in acqua. Si combinano direttamente con
molti elementi, tra cui l'idrogeno con il quale formano idruri, e formano leghe
con alcuni metalli. I composti di questi elementi vengono utilizzati soprattutto
come catalizzatori nelle reazioni di
cracking del petrolio e
nell'industria vetraria per produrre vetri colorati, vetri fotosensibili,
decoloranti, ecc. In aeronautica, le leghe metalliche di questi elementi vengono
aggiunte agli acciai, alle leghe di alluminio, di nichel, di magnesio allo scopo
di migliorarne alcune caratteristiche quali la resistenza all'urto alle basse
temperature, le proprietà meccaniche, la lavorabilità, ecc. Alcuni
ossidi trovano impiego nella preparazione di condensatori ceramici e nella
pulitura di specchi e di lenti. Alcuni saponi si usano per impermeabilizzare i
tessuti e come agenti siccativi per vernici. Alcuni elementi, soprattutto il
cerio, vengono impiegati per fabbricare pietrine per accendini mentre altri
trovano impiego nella fabbricazione dei filamenti delle lampade usate in
spettroscopia. Alcuni sali in passato sono stati utilizzati in medicina come
antiemetici e come agenti preventivi delle trombosi.