miniatura|500x500px|Mostres dels lantanoides, excepte del prometi que és radioactiuminiatura|Situació dels lantanoides dins la taula periòdica Un lantanoide, o lantànid, és cadascun dels 15 elements químics molt semblants del període 6è de la taula periòdica, els nombres atòmics dels quals van del 57 al 71 (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb i Lu). Sovint se'ls simbolitza en general com Ln. Juntament amb l'escandi i l'itri formen l'agrupament d'elements anomenat terres rares. A la natura es presenten barrejats i en baixes proporcions en desenes de minerals. S'extreuen dels minerals monazita-(Ce), bastnäsita-(Ce) i xenotima-(Y) majoritàriament de jaciments a la Xina. El fet de tenir els lantanoides propietats molt similars fa que siguin difícils de separar. La causa és que presenten estructures electròniques que majoritàriament només es diferencien amb el nombre d'electrons als orbitals , poc significatius des del punt de vista químic. Habitualment, se situen sota els blocs d i p en la taula periòdica. Els lantanoides són feblement electronegatius i, per tant, perden amb facilitat tres electrons perifèrics per donar cations trivalents Ln^3+. Alguns d'aquests cations presenten luminescència. Excepte el prometi que és radioactiu no se sap que presentin cap tipus de toxicitat. Són elements de gran importància econòmica i estratègica ja que són imprescindibles en la tecnologia actual. S'empren en la fabricació de pantalles a color dels dispositius electrònics, d'imants potents, de catalitzadors, de bateries Ni-MH de cotxes elèctrics i híbrids, d'alguns làsers, de pigments, entre d'altres.
Etimologia A aquesta sèrie d'elements també se'ls denomina lantànids, però és un nom no recomanat per la Unió Internacional de Química Pura i Aplicada (IUPAC). El nom lantànids fou proposat el 1925 pel mineralogista noruec d'origen suís Victor Moritz Goldschmidt (1888-1947), prové de lantani amb el sufix d'origen llatí -ĭdus, -ids, que significa 'tendent a, cap a', per tant etimològicament lantànids significa la sèrie d'elements que segueixen al lantani. Per altra banda la IUPAC recomana des del 1965 el nom lantanoide, que prové de lantani i del sufix grec εῖδος, -oide, ‘forma, aparença’, és a dir, lantanoide vol dir element semblant al lantani. Malgrat que estrictament no s'hauria d'incloure al lantani en els lantanoides, la pràctica habitual és incloure'l. En anglès lantanide té la mateixa terminació que sulfide, chloride,... que són anions i no és recomanable emprar el mateix sufix perquè els lantànids no són ni formen anions. Tanmateix en català no es dona el mateix problema, ja que els anions se'ls anomena amb el sufix -ur: sulfur, clorur,... i lantànid no s'hi sembla.
Història + Taula de descobriments per ordre cronològicSímbolZNomAnyDescobridors, lloc i origen nomCe 58 ceri 1803 J.J. Berzelius i W. Hisinger, Vestmanland, Suècia. Del planeta nan Ceres, descobert el 1801.La 57 lantani 1839 C.G. Mosander, Estocolm, Suècia. Del grec antic λανθάνειν, lanthánein, que significa "estar amagat".Er 68 erbi 1842 C.G. Mosander, Estocolm, Suècia. De la localitat sueca d'Ytterby.Tb 65 terbi 1843 C.G. Mosander, Estocolm, Suècia. De la localitat sueca d'Ytterby.Yb 70 iterbi 1878 J.C. Galissard de Marignac, Ginebra, Suïssa. De la localitat sueca d'Ytterby.Ho 67 holmi 1879 P.T. Cleve, Uppsala, Suècia; J.L. Soret i M. Delafontaine, Ginebra, Suïssa. De Holmia, topònim llatí de la ciutat d'Estocolm.Tm69tuli1879P.T. Cleve, Uppsala, Suècia. De Thule, topònim llatí d'Escandinàvia.Sm 62 samari 1879 P.E. LeCoq de Boisbaudran, París, França. A partir del mineral samarskita-(Y).Gd 64 gadolini 1880 J.C. Galissard de Marignac, Ginebra, Suïssa. En honor de Johan Gadolin.Pr 59 praseodimi 1885 C. Auer von Welsbach, Viena, Austria. Del grec πράσινος, prasinos, 'verd', i δίδυμος, didymos, 'bessó'.Nd 60 neodimi 1885 C. Auer von Welsbach, Viena, Austria. Del grec νέος, neos, 'nou', i δίδυμος, didymos, 'bessó'.Dy 66 disprosi 1886 P.E. LeCoq de Boisbaudran, París, França. Del grec δυσπρόσιτος, dysprósitos, 'difícil d'obtenir'.Eu 63 europi 1901 E.A. Demarçay, París, França. Del continent Europa.Lu 71 luteci 1907 G. Urbain, París, França. Del topònim llatí Lutetia, primer nom de París.Pm 61 prometi 1947 J.A. Marinsky, L.E. Glendenin, C.D. Coryell, Oak Ridge, Tennessee, EUA. Derivat de Prometeu, el tità de la mitologia grega. El 1751, el mineralogista i químic suec Axel Fredrik Cronstedt (1722-1765) descrigué el que pensava que era un nou mineral de tungstè, que havia trobat a la mina de Bastnäs, a prop de Riddarhyttan, Suècia. El 1803, per una banda el químic alemany Martin Heinrich Klaproth (1743-1817) i per una altra els químics suecs Jöns Jacob Berzelius (1779-1848) i Wilhelm Hisinger (1766-1852) analitzaren independentment el mineral de Cronstedt, i obtingueren un òxid nou, posteriorment anomenat ceria, que contenia un element desconegut. Fou anomenat ceri en honor de Ceres, un planeta nan entre Mart i Júpiter descobert el 1801. Tanmateix fins al 1875, el ceri no fou aïllat pur.
Entre el 1839 i el 1843, el cirurgià i químic suec Carl Gustaf Mosander (1797-1858), demostrà que la ceria era una barreja de dos òxids, que anomenà lantana i didimia. Descompongué parcialment una mostra de nitrat de ceri torrant-lo a l'aire i després tractant l'òxid resultant amb àcid nítric diluït. Atès que les propietats de lantani diferien lleugerament de les de ceri, es produïen juntament amb les seves sals, l'anomenà a partir del grec antic λανθάνειν, lanthanein, 'amagat'. Tanmateix el lantani pur no fou aïllat per primera vegada fins al 1923.
El 1843, Mosander separà de la gadolinita tres òxids, que anomenà yttria, erbia i terbia. Eren els òxids de l'itri, de l'erbi i del terbi. Com es podria esperar tenint en compte les similituds entre els seus noms i propietats, els científics aviat van confondre erbia i terbia i, cap al 1877, havien invertit els noms. L'òxid que Mosander anomenà erbia ara es diu terbia i viceversa. El 1905, el químic francès Georges Urbain i l'estatunidenc Charles James aconseguiren aïllar l'òxid d'erbi bastant pur. Els químics alemanys Wilhelm Klemm (1896-1985) i Heinrich Bommer finalment el 1934 pogueren aïllar per primera vegada l'erbi en estat elemental reduint el clorur anhidre amb vapor de potassi.
El 1878, mentre analitzava el que Mosander havia anomenat erbia, el químic suís Jean-Charles Galissard de Marignac (1817-1894) observà que contenia possiblement dos elements. Un any després, el químic suec Lars Frederik Nilson (1840-1899) demostrà que efectivament contenia dos elements, l'escandi i un nou lantanoide, l'iterbi. miniatura|Carl Gustav Mosander (1797-1858) descobridor del lantani, de l'erbi i del terbi El químic suec Per Teodor Cleve (1840-1905) trobà el 1879 que l'erbia contenia dos elements més, que anomenà holmi i tuli. Els noms provenen dels topònims llatins Holmia 'Estocolm' i Thule 'Escandinàvia'.
Mentre analitzava un òxid format a partir de lantani el 1841, Mosander considerà que tenia un nou element a les mans, que anomenà didimi. Quatre dècades després, el 1879, el químic francès Paul Émile Lecoq de Boisbaudran (1838-1912) analitzà el didimi i conclogué que no era un element; més aviat, contenia un element, que anomenà samari pel mineral samarskita, en el qual es troba.
Galissard de Marignac estudiant també la samarskita descobrí que contenia un altre element, que anomenà gadolini, en record al químic finlandès Johan Gadolin (1760-1852), descobridor de l'itri al mineral gadolinita.
L'any 1885, el químic austríac Carl Auer von Welsbach (1858-1929) aconseguí separar del didimi dos altres elements: el neodimi (del grec νέος, neos, nou, i δίδυμος, didymos, bessó) i el praseodimi (del grec πράσινος, prasinos, verd, i δίδυμος, didymos, bessó).
El disprosi fou descobert l'any 1886 per Lecoq de Boisbaudran en una mostra d'òxid d'holmi. De Boisbaudran li donà el nom de disprosi per la paraula grega δυσπρόσιτος, dysprósitos, que vol dir, difícil d'obtenir. Després de molts intents aconseguí una petita mostra de l'element. No es va obtenir una mostra pura fins al 1950.
El 1901 el químic francès Eugène-Anatole Demarçay (1852-1903) dugué a terme una acurada seqüència de cristal·litzacions de nitrat de magnesi i samari, i aconseguí separar un altre element nou: l'europi.
Propietats Propietats físiques Com molts metalls, els lantanoides (simbolitzats com a Ln) tenen una lluïssor platejada i brillant. Quan contenen impureses de no metalls, com ara oxigen o nitrogen, es tornen trencadissos. Els seus punts de fusió, que oscil·len entre 819 °C (Yb) i 1 663 °C (Lu), són també sensibles a les impureses. Els lantanoides formen aliatges amb molts altres metalls, i aquests aliatges presenten una àmplia gamma de propietats físiques.miniatura|Fluorescència verda del sulfat de terbi(III) Tb2(SO4)3 sota llum ultraviolada Els lantanoides tenen propietats magnètiques excepcionals. A baixes temperatures, les constants d'anisotropia magneto-cristal·lina són 10–100 vegades superiors a les d'altres elements i la magnetització de saturació absoluta és molt superior a la del ferro, per exemple. Tot i això, l'ordenació magnètica es produeix només a temperatures baixes, ja que el caràcter intern de l'orbital indueix acoblaments febles per a interaccions directes entre àtoms veïns, així com per a intercanvis de llarg abast mitjançant electrons de conducció. Així, aquests metalls són diamagnètics o paramagnètics a temperatura ambient; la temperatura de Curie més alta és 292,7 K per al gadolini.
Una propietat característica dels lantanoides és la luminescència dels seus cations. Exceptuant el catió La^3+i el Lu^3+, tota la resta de cations Ln^3+ són luminescents i les seves línies d'emissió — cobreixen tot l'espectre electromagnètic des de l'ultraviolat (Gd^3+) fins a l'infraroig proper (per exemple, Pr^3+, Nd^3+, Ho^3+, Er^3+ i Yb^3+) passant pel visible (per exemple, Pr^3+, Sm^3+, Eu^3+, Tb^3+, Dy^3+ i Tm^3+). Diversos cations són simultanis emissors visibles i infraroigs propers (per exemple, Sm^3+, Eu^3+, Er^3+ i Tm^3+). Alguns cations són fluorescents, d'altres són fosforescents, i alguns presenten alhora ambdues propietats. Les línies d'emissió — són fortes perquè l'ordenació electrònica consecutiva a la promoció d'un electró a un orbital d'energia superior no pertoca gaire el patró d'unió a les molècules ja que els orbitals no participen gaire en aquesta unió (la covalència dels enllaços de Ln^3+–lligand és com a molt del 5-7 %).
Element químiclantaniceripraseodimineodimiprometisamarieuropigadoliniterbidisprosiholmierbituliiterbiluteciSímbolLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTmYbLuNombre atòmic575859606162636465666768697071Imatge 50px50px50px50px 50px50px50px50px50px50px50px50px50px50pxDensitat (g/cm³)6.162 6.770 6.77 7.01 7.26 7.52 5.244 7.90 8.23 8.540 8.79 9.066 9.32 6.90 9.841Punt de fusió (°C)920 795 935 1024 1042 1072 826 1312 1356 1407 1461 1529 1545 824 1652Punt d'ebullició (°C)3464 3443 3520 3074 3000 1794 1529 3273 3230 2567 2720 2868 1950 1196 3402 Configuració electrònica(fase gas)*5d¹4f¹5d¹4f³ 4f4 4f⁵4f⁶ 4f7 4f75d¹4f⁹4f¹⁰ 4f114f124f134f¹⁴4f¹⁴5d¹ Configuració electrònica(fase sòlida)*5d¹4f¹5d¹4f²5d¹4f³5d¹4f45d¹4f⁵5d¹4f74f75d¹4f85d¹4f⁹5d¹4f¹⁰5d¹4f115d¹4f125d¹4f¹⁴4f¹⁴5d¹Estructura cristal·lina (RT)dhcp fcc dhcp dhcp dhcp ** bcc hcp hcp hcp hcphcp hcp fcc hcpRadi metàl·lic (pm) 162 181.8 182.4 181.4 183.4 180.4 208.4 180.4 177.3 178.1 176.2 176.1 175.9 193.3 173.8Resistivitat a 25 °C (μΩ·cm) 57–8020 °C 73 68 64 88 90 134 114 57 87 87 79 29 79Susceptibilitat magnèticaχmol /10−6(cm³·mol−1)+95.9 +2500 (β)+5530(α)+5930 (α) +1278(α)+30900+185000(350 K)+170000 (α)+98000+72900+48000+24700+67 (β)+183
Propietats químiques