Seltene Erden

Seltene Erden werden im Chemieunterricht kaum erwähnt. Auch viele Darstellungen des Periodensystems behandeln diese Stoffe eher als Fußnote denn als vollwertige Elemente. Zu den insgesamt 17 Seltenen Erden gehören drei Elemente der dritten Gruppe des Periodensystems (Scandium, Yttrium und Lanthan) sowie die 14 Elemente der Lanthanoide (Ordnungszahlen 58 bis 71). Aus chemischer Sicht verhalten sich diese Elemente sehr ähnlich, obwohl sie im Periodensystem teils weit auseinander liegen. Der Grund ist die besondere Struktur der Elektronenhülle bei den Lanthanoiden: Dort werden erstmals die sogenannten f-Orbitale mit Elektronen besetzt, die bei den chemischen Elementen mit niedrigerer Ordnungszahl aus energetischen Gründen frei bleiben. Die f-Orbitale liegen aber näher am Atomkern als das äußerste voll besetzte Elektronenorbital der Lanthanoide. Da für chemische Reaktionen nur die äußersten Elektronen eines Elements eine Rolle spielen, verhalten sich alle Lanthanoide chemisch mehr oder minder gleich. Physikalisch dagegen haben sie aufgrund der f-Elektronen starke magnetische Momente und klar definierte Energiezustände, dank derer sie leuchten können. Das macht die Einzigartigkeit der Seltenen Erden aus. Zwar gibt es im Periodensystem auch unterhalb der Lanthanoide Elemente, die f-Elektronen besitzen, doch die sind nicht stabil und zerfallen radioaktiv.

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