5.1.3 Фізичні властивості

                Лантаноїди у вигляді простих речовин - сріблясто - білі метали (празеодим і неодим злегка жовтуватого кольору), що блякнуть у вологому повітрі. Всі лантаноїди в основному мають структуру ГПУ, за винятком європію (об'ємно - центровані кристалічні гратки), ітербію (гранецентровані кристалічні гратки) і самарію, який кристалізується у ромбоедричній структурі. Метали підродини церію пластичні, порівняно м'які, причому їх твердість зростає із збільшенням атомного номера, за винятком ітербію, який має аномально високу провідність; вона в 3 рази більша, ніж у інших лантаноїдів, які за цим параметром наближаються до ртуті. Всі лантаноїди – парамагнетики, але лютецій має слабку магнітну сприйнятливість, а європій, гадоліній, диспрозій і ербій при Т, нижчу за кімнатну, володіють феромагнетизмом. Тільки гадоліній має найвищу точку Кюрі (16°С). Цікаві магнітні властивості має диспрозій, який залежно від Т проявляє властивості парамагнетика, феромагнетика і антиферомагнетика. Найбільш тугоплавкими є тулій і лютецій. У характері зміни Тпл лантаноїдів чітко виявляється внутрішня періодичність. Мінімальні Тпл мають європій і ітербій, у яких є стійкі 4f75d°6s2 і 4f145d°6s2 електронних конфігурацій. Легкоплавкі лантан, церій і празеодим характеризуються високими Ткип, тобто є важковипаровуваними. Європій і ітербій у ряді лантаноїдів мають найнижчі Ткип - найбільш леткі. Гадоліній відрізняється від інших лантаноїдів найбільшим електричним опором і теплопровідністю. Лист металевого гадолінію у декілька сантиметрів має таку ж надійність, що і багатометрова товща бетону або води. Електропровідність ітербію в 3 рази більше, ніж у решти лантаноїдів.

                Всі лантаноїди - досить важкі метали (табл. 5.2) [1].

                Європій - найлегший з лантаноїдів, його густина дорівнює 5,245 г/см3. У нього ж найбільші зі всіх лантаноїдів атомні радіус і об'єм. З цими "аномаліями" властивостей європію деякі дослідники зв'язують той факт, що зі всіх лантаноїдів європій - найбільш стійкий до кородуючої дії вологого повітря і води.

                У гадолінію максимальний у порівнянні зі всіма іншими лантаноїдами питомий електричний опір – зразково удвічі більший, ніж у його аналогів. І питома теплоємність цього елемента на 20% перевищує питому теплоємність лантану і церію. Нарешті, магнітні властивості ставлять гадоліній в один ряд із залізом, кобальтом і нікелем. У звичайних умовах, коли лантан і решта лантаноїдів  парамагнітні, гадоліній – феромагнетик, причому навіть сильніший, ніж нікель і кобальт. 

                Але і залізо, і кобальт зберігають феромагнітність і при температурі близько 1000°C (залізо) і 631°С (нікель). Гадоліній втрачає цю властивість, будучи нагрітим лише до 290°К (17°С). Незвичайні магнітні властивості і у деяких сполук гадолінію. Його сульфат і хлорид, розмагнічуючись, помітно охолоджуються. Цю властивість використовували для отримання наднизької температури. Спочатку сіль Gd2(SO4)3·H2O поміщають у магнітне поле і охолоджують до гранично можливої температури. А потім дають її розмагнітитися. При цьому запас енергії, якою володіла сіль, ще зменшується, і в кінці досліду температура кристалів відрізняється від абсолютного нуля всього на 0,001°С. 

                За даними академіка А.П.Виноградова, за тугоплавкістю тулій другий серед лантаноїдів: температура його плавлення - 1545°С. Лише лютецію він поступається за температурою плавлення (табл. 5.2).

 

 

 

Таблиця 5.2 – Фізичні властивості лантаноїдів