Atomstruktur von Seltenerdoxid

Die atomare Struktur von Seltenerdelementen kann durch 4fx5d16s2 dargestellt werden, wobei x im Bereich von 0 bis 14 liegt. Nachdem sich Seltenerdelemente von Metallen in Ionen umgewandelt haben, umgibt die Außenseite des 4f-Orbitals immer noch die Elektronenwolke von 5s25p6. Dabei verlieren 6s2 Elektronen und 5d1 oder 4f ein Elektron, wodurch eine elektronische Struktur von 4fx5s25p6 entsteht. In Seltenerdmetallen bilden 6s-Elektronen und 5d-Elektronen Leitungsbänder, während 4f-Elektronen innerhalb des Atoms lokalisiert sind. Die Lokalisierung und unvollständige Füllung dieser 4f-Elektronen wird sich in ihren verschiedenen physikalischen Eigenschaften widerspiegeln.
Die 4f-Elektronen befinden sich in den inneren Atomorbitalen und die 5s25p6-Elektronenwolke wirkt auf sie abschirmend. Der Raum, in dem sich die 4f-Orbitale ausdehnen können, ist sehr klein, sodass sie weniger vom Kristallisationsfeld, dem Ligandenfeld usw. beeinflusst werden. Im Gegenteil, die Wechselwirkung zwischen seinem Spin (MS) und seinem Orbital (ML) ist signifikant, was zur Kopplung zwischen dem Orbital L des ff-Elektrons und dem Spin S führt, was dazu führt, dass E4f in viele Unterschichten von Energieniveaus mit jeweils geringfügigen Unterschieden aufgespalten wird davon entspricht einem Spektralterm von 2s+1L.
Die Wertigkeit von Seltenerdelementen hat mehrere Wertigkeitszustände und es gibt einen variablen Wertigkeitseffekt. Cer, Samarium, Europium und andere Verbindungen haben Atomvalenzen von 3, 4 oder die Koexistenz von 2 und 3, und die Änderungen dieser Atomvalenzen erfolgen entweder extrem schnell oder sehr langsam, was sehr auffällig ist. Seltenerdionen haben hohe Strompreise, große Radien und sind anfällig für Polarisation. Je höher die Polarisationsstärke, desto größer ist der Brechungsindex. In Keramikpigmenten wird der hohe Brechungsindex seltener Erdionen genutzt, um dekorative Bilder leuchtend und farbenfroh zu gestalten. Im Vergleich zu gewöhnlichen Glasurpigmenten haben Pigmente mit zugesetzten Seltenerdelementen eine dunklere Farbe.
Seltenerdelemente von La bis Lu neigen dazu, {{0}}s-Elektronen, 1 5d-Elektronen oder 4f-Elektronen zu verlieren und dreiwertige Kationen (4fx5s25p6) zu bilden. Daher handelt es sich bei den meisten Oxiden seltener Erdelemente um Ln2O3. Darüber hinaus sind die Elektronenanordnungen 4f0, 4f7 und 4f14 (vollständig leer, teilweise gefüllt, vollständig gefüllt) der Lanthanoidelemente relativ stabil und Ionen mit diesem Strukturtyp sind im Allgemeinen farblos.