La serie de elementos químicos [a] lantánido ( / ˈ l æ n θ ə n aɪ d / ) o lantánido ( / ˈ l æ n θ ə n ɔɪ d / ) comprende al menos los 14 elementos químicos metálicos con números atómicos 57– 70, desde lantano hasta iterbio . En la tabla periódica ocupan los orbitales 4f. [2] [3] [4] El lutecio (elemento 71) también se considera a veces un lantánido, a pesar de ser un elemento del bloque D y un metal de transición.
El símbolo químico informal Ln se utiliza en discusiones generales sobre la química de los lantánidos para referirse a cualquier lantánido. [5] Todos los lantánidos menos uno son elementos del bloque f , correspondientes al llenado de la capa electrónica 4f . El lutecio es un elemento del bloque D (por lo tanto, también un metal de transición ), [6] [7] y, sobre esta base, se ha cuestionado su inclusión; sin embargo, al igual que sus congéneres escandio e itrio en el grupo 3, se comporta de manera similar a los otros 14. El término elemento de tierras raras o metal de tierras raras se usa a menudo para incluir los elementos estables del grupo 3 Sc, Y y Lu además de los elementos 4f. [8] Todos los elementos lantánidos forman cationes trivalentes, Ln 3+ , cuya química está determinada en gran medida por el radio iónico , que disminuye constantemente desde el lantano (La) hasta el lutecio (Lu).
Estos elementos se llaman lantánidos porque los elementos de la serie son químicamente similares al lantano . Dado que "lantánido" significa "como el lantano", se ha argumentado que el lantano no puede ser lógicamente un lantánido, pero la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) reconoce su inclusión basándose en el uso común. [1]
En las presentaciones de la tabla periódica , los elementos del bloque f suelen mostrarse como dos filas adicionales debajo del cuerpo principal de la tabla. [2] Esta convención es enteramente una cuestión de estética y practicidad de formato; una tabla periódica de formato ancho que rara vez se utiliza inserta las series 4f y 5f en sus lugares adecuados, como partes de las filas (períodos) sexta y séptima de la tabla, respectivamente.
El "Libro Rojo" de la IUPAC de 1985 (p. 45) recomienda usar lantanoide en lugar de lantánido , ya que la terminación -ide normalmente indica un ion negativo . Sin embargo, debido al uso actual y generalizado, todavía se permiten los lantánidos .
Primordial De la decadencia Sintético El borde muestra la aparición natural del elemento.
El término "lantánidos" fue introducido por Victor Goldschmidt en 1925. [9] [10] A pesar de su abundancia, se interpreta que el término técnico "lantánidos" refleja una sensación de elusividad por parte de estos elementos, ya que proviene del griego λανθανειν ( lantano ), "estar escondido". [11]
En lugar de referirse a su abundancia natural, la palabra refleja su propiedad de "esconderse" unos detrás de otros en los minerales. El término deriva de lantano , descubierto por primera vez en 1838, en ese momento un nuevo elemento de tierras raras que "yacía oculto" o "escapaba de la atención" en un mineral de cerio , [12] y es una ironía que el lantano fuera identificado más tarde. como el primero de toda una serie de elementos químicamente similares y dio su nombre a toda la serie.
Junto con los elementos estables del grupo 3, escandio , itrio y lutecio , a veces se utiliza el nombre trivial de " tierras raras " para describir todos los lantánidos. La "tierra" en el nombre "tierras raras" surge de los minerales de los que fueron aisladas, que eran minerales poco comunes de tipo óxido. Sin embargo, estos elementos no son raros en abundancia ni "tierras" (un término obsoleto para los óxidos fuertemente básicos insolubles en agua de metales electropositivos incapaces de fundirse en metal usando tecnología de finales del siglo XVIII). El grupo 2 se conoce como elementos alcalinotérreos por la misma razón.
Lo "raro" en el nombre de "tierras raras" tiene mucho más que ver con la dificultad de separar cada uno de los elementos lantánidos individuales que con la escasez de cualquiera de ellos. A través del griego "dysprositos", que significa "difícil de alcanzar", elemento 66, el disprosio recibió un nombre similar; El lantano en sí lleva el nombre de una palabra que significa "oculto". Los elementos 57 (La) a 71 (Lu) son muy similares químicamente entre sí y con frecuencia se encuentran juntos en la naturaleza; a menudo, entre tres y los 15 lantánidos (junto con el itrio como 16) se encuentran en minerales como la samarskita . monacita y muchos otros que también pueden contener los otros dos elementos del grupo 3, así como torio y ocasionalmente también otros actínidos. [13] La mayoría de las tierras raras fueron descubiertas en la misma mina en Ytterby , Suecia y cuatro de ellas llevan el nombre (itrio, iterbio, erbio, terbio) en honor a la aldea y una quinta (holmio) en honor a Estocolmo; el escandio lleva el nombre de Escandinavia , el tulio del antiguo nombre Thule , y el elemento inmediatamente siguiente del grupo 4 (número 72), hafnio , lleva el nombre del nombre latino de la ciudad de Copenhague . [13]
La samarskita (un mineral del que proviene el nombre del elemento samario ) y otros minerales similares en particular también tienen estos elementos en asociación con los metales cercanos tantalio , niobio , hafnio , circonio , vanadio y titanio , del grupo 4 y 5 a menudo en estados de oxidación similares. La monacita es un fosfato de numerosos metales del grupo 3 + lantánidos + actínidos y se extrae especialmente por su contenido de torio y tierras raras específicas, especialmente lantano, itrio y cerio. El cerio y el lantano, así como otros miembros de la serie de tierras raras, a menudo se producen como un metal llamado mischmetal que contiene una mezcla variable de estos elementos, predominando el cerio y el lantano; tiene usos directos como pedernales más ligeros y otras fuentes de chispas que no requieren una purificación extensa de uno de estos metales. [13]
También hay minerales que contienen tierras raras basados en elementos del grupo 2, como ittrocalcita, ittrocerita , ittrofluorita, que varían en el contenido de itrio, cerio y lantano en un particular, así como en cantidades variables de los demás. [14] Otros minerales de lantánidos/tierras raras incluyen bastnäsita , florencita , chernovita, perovskita , xenotima , cerita , gadolinita , lantanita , fergusonita , policrasa , blomstrandina , håleniusita , miserita, loparita , lepersonnita , euxenita , todos los cuales tienen un rango de propiedades relativas. concentración de elementos y puede tener el símbolo de uno predominante como monacita-ce; Los elementos del grupo 3 no se encuentran como elementos minerales nativos como el oro, la plata, el tantalio y muchos otros en la Tierra, pero sí pueden aparecer en el regolito lunar . También se sabe que existen muy raros cerio, lantano y presumiblemente otros haluros, feldespatos y granates de lantánidos/grupo 3. [15]
Todo esto es el resultado del orden en el que se llenan las capas electrónicas de estos elementos: la más externa tiene la misma configuración para todos ellos, y una capa más profunda se llena progresivamente de electrones a medida que el número atómico aumenta de 57 a 71. [13] Durante muchos años, las mezclas de más de una tierra rara se consideraron elementos únicos, como el neodimio y el praseodimio , que se pensaba que eran el elemento único didimio, etc. [16] Se utilizan diferencias muy pequeñas en la solubilidad en los métodos de purificación por intercambio iónico y con disolventes para estos elementos, que requieren una gran repetición para obtener un metal purificado. Los metales refinados y sus compuestos tienen diferencias sutiles y marcadas entre sí en las propiedades electrónicas, eléctricas, ópticas y magnéticas que explican sus numerosos usos específicos. [13]
A modo de ejemplos del término que significa las consideraciones anteriores más que su escasez, el cerio es el elemento número 26 más abundante en la corteza terrestre y más abundante que el cobre, [13] el neodimio es más abundante que el oro; El tulio (el segundo lantánido natural menos común) es más abundante que el yodo , [17] que en sí mismo es lo suficientemente común como para que la biología haya desarrollado usos críticos del mismo, e incluso el único elemento radiactivo de la serie, el prometio , es más común que el yodo. dos elementos naturales más raros, francio y astato , combinados.
* Entre Xe inicial y 6s final 2 carcasas electrónicas
** Sm tiene una estructura compacta como la mayoría de los lantánidos, pero tiene una repetición inusual de 9 capas.
Gschneider y Daane (1988) atribuyen la tendencia en el punto de fusión que aumenta a lo largo de la serie ( lantano (920 °C) – lutecio (1622 °C)) al grado de hibridación de los orbitales 6s, 5d y 4f. Se cree que la hibridación es mayor para el cerio, que tiene el punto de fusión más bajo de todos, 795 °C. [18] Los metales lantánidos son blandos; su dureza aumenta a lo largo de la serie. [1] Destaca el europio, que tiene la densidad más baja de la serie con 5,24 g/cm 3 y el radio metálico más grande de la serie con 208,4 pm. Se puede comparar con el bario, que tiene un radio metálico de 222 pm. Se cree que el metal contiene el ion Eu 2+ de mayor tamaño y que sólo hay dos electrones en la banda de conducción. El iterbio también tiene un radio metálico grande y se sugiere una explicación similar. [1] Las resistividades de los metales lantánidos son relativamente altas, oscilando entre 29 y 134 μΩ·cm. Estos valores se pueden comparar con un buen conductor como el aluminio, que tiene una resistividad de 2,655 μΩ·cm. Con las excepciones de La, Yb y Lu (que no tienen electrones f desapareados), los lantánidos son fuertemente paramagnéticos y esto se refleja en sus susceptibilidades magnéticas. El gadolinio se vuelve ferromagnético por debajo de 16 °C ( punto Curie ). Los otros lantánidos más pesados (terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio e iterbio) se vuelven ferromagnéticos a temperaturas mucho más bajas. [19]
* Sin incluir el núcleo [Xe] inicial
Las transiciones f → f están prohibidas por simetría (o prohibidas por Laporte), lo que también se aplica a los metales de transición . Sin embargo, los metales de transición pueden utilizar el acoplamiento vibrónico para romper esta regla. Los orbitales de valencia en los lantánidos son casi en su totalidad no enlazantes y, como tal, se necesita poco acoplamiento vibrónico efectivo, por lo que los espectros de las transiciones f → f son mucho más débiles y estrechos que los de las transiciones d → d. En general, esto hace que los colores de los complejos de lantánidos sean mucho más débiles que los de los complejos de metales de transición.
Al observar los lantánidos de izquierda a derecha en la tabla periódica, los siete orbitales atómicos 4f se llenan progresivamente (ver arriba y Tabla periódica § Tabla de configuración electrónica ). La configuración electrónica de la mayoría de los átomos de lantánidos en fase gaseosa neutra es [Xe]6s 2 4f n , donde n es 56 menos que el número atómico Z. Las excepciones son La, Ce, Gd y Lu, que tienen 4f n −1 5d 1 (aunque incluso entonces 4f n es un estado excitado bajo para La, Ce y Gd). Con la excepción del lutecio, los orbitales 4f son químicamente activos en todos los lantánidos y producen profundas diferencias entre la química de los lantánidos y la química de los metales de transición . Los orbitales 4f penetran el núcleo [Xe] y están aislados, por lo que no participan mucho en el enlace. Esto explica por qué los efectos del campo cristalino son pequeños y por qué no forman enlaces π. [20] Como hay siete orbitales 4f, el número de electrones desapareados puede llegar a 7, lo que da lugar a los grandes momentos magnéticos observados en los compuestos de lantánidos.
La medición del momento magnético se puede utilizar para investigar la configuración electrónica 4f, y esta es una herramienta útil para proporcionar información sobre el enlace químico. [24] La contracción de los lantánidos , es decir, la reducción del tamaño del ion Ln 3+ de La 3+ (103 pm) a Lu 3+ (86,1 pm), se explica a menudo por el pobre blindaje de los electrones 5s y 5p por la 4f electrones. [20]
La química de los lantánidos está dominada por el estado de oxidación +3, y en los compuestos Ln III los electrones 6s y (normalmente) un electrón 4f se pierden y los iones tienen la configuración [Xe]4f ( n −1) . [25] Todos los elementos lantánidos exhiben el estado de oxidación +3. Además, Ce 3+ puede perder su único electrón f para formar Ce 4+ con la configuración electrónica estable del xenón. Además, Eu 3+ puede ganar un electrón para formar Eu 2+ con la configuración f 7 que tiene la estabilidad adicional de una capa medio llena. Aparte del Ce (IV) y el Eu (II), ninguno de los lantánidos es estable en estados de oxidación distintos de +3 en solución acuosa.
En términos de potenciales de reducción, los pares Ln 0/3+ son casi los mismos para todos los lantánidos, oscilando entre −1,99 (para Eu) y −2,35 V (para Pr). Por tanto, estos metales son altamente reductores, con un poder reductor similar al de los metales alcalinotérreos como el Mg (−2,36 V). [1]
Las energías de ionización de los lantánidos se pueden comparar con las del aluminio. En el aluminio, la suma de las tres primeras energías de ionización es 5139 kJ·mol −1 , mientras que los lantánidos se encuentran en el rango de 3455 – 4186 kJ·mol −1 . Esto se correlaciona con la naturaleza altamente reactiva de los lantánidos.
La suma de las dos primeras energías de ionización del europio, 1632 kJ·mol −1, se puede comparar con la del bario 1468,1 kJ·mol −1 y la tercera energía de ionización del europio es la más alta de los lantánidos. La suma de las dos primeras energías de ionización del iterbio es la segunda más baja de la serie y su tercera energía de ionización es la segunda más alta. La alta tercera energía de ionización para Eu e Yb se correlaciona con el llenado medio 4f 7 y el llenado completo 4f 14 de la subcapa 4f, y la estabilidad proporcionada por tales configuraciones debido al intercambio de energía. [20] El europio y el iterbio forman compuestos salinos con Eu 2+ e Yb 2+ , por ejemplo los dihidruros salinos. [26] Tanto el europio como el iterbio se disuelven en amoníaco líquido formando soluciones de Ln 2+ (NH 3 ) x , lo que demuestra nuevamente sus similitudes con los metales alcalinotérreos. [1]
La relativa facilidad con la que se puede eliminar el cuarto electrón en el cerio y (en menor medida en el praseodimio) indica por qué se pueden formar compuestos de Ce(IV) y Pr(IV); por ejemplo, se forma CeO 2 en lugar de Ce 2 O 3 cuando el cerio reacciona con el oxígeno.
La similitud en el radio iónico entre elementos lantánidos adyacentes hace que sea difícil separarlos entre sí en minerales naturales y otras mezclas. Históricamente se utilizaban los muy laboriosos procesos de cascada y cristalización fraccionada . Debido a que los iones lantánidos tienen radios ligeramente diferentes, la energía reticular de sus sales y las energías de hidratación de los iones serán ligeramente diferentes, lo que dará lugar a una pequeña diferencia en la solubilidad . Se pueden utilizar sales de fórmula Ln( NO3 ) 3 · 2NH4NO3 · 4H2O . Industrialmente, los elementos se separan entre sí mediante extracción con disolventes . Normalmente, una solución acuosa de nitratos se extrae en queroseno que contiene fosfato de tri- n -butilo . La fuerza de los complejos formados aumenta a medida que disminuye el radio iónico, por lo que aumenta la solubilidad en la fase orgánica. La separación completa se puede lograr de forma continua mediante el uso de métodos de intercambio a contracorriente . Los elementos también se pueden separar mediante cromatografía de intercambio iónico , aprovechando el hecho de que la constante de estabilidad para la formación de complejos de EDTA aumenta para log K ≈ 15,5 para [La(EDTA)] − para log K ≈ 19,8 para [Lu(EDTA) )] − . [1] [27]
Cuando están en forma de complejos de coordinación , los lantánidos existen abrumadoramente en su estado de oxidación +3 , aunque las configuraciones 4f particularmente estables también pueden dar iones +4 (Ce, Tb) o +2 (Eu, Yb). Todas estas formas son fuertemente electropositivas y, por tanto, los iones lantánidos son ácidos de Lewis duros . [28] Los estados de oxidación también son muy estables; Con las excepciones de SmI 2 [29] y las sales de cerio (IV) , [30] los lantánidos no se utilizan para la química redox . Los electrones 4f tienen una alta probabilidad de encontrarse cerca del núcleo y, por lo tanto, se ven fuertemente afectados a medida que aumenta la carga nuclear a lo largo de la serie ; esto da como resultado una disminución correspondiente en los radios iónicos denominada contracción de los lantánidos .
La baja probabilidad de que los electrones 4f existan en la región exterior del átomo o ion permite poca superposición efectiva entre los orbitales de un ion lantánido y cualquier ligando de unión . Por tanto, los complejos de lantánidos suelen tener poco o ningún carácter covalente y no están influenciados por las geometrías orbitales. La falta de interacción orbital también significa que variar el metal normalmente tiene poco efecto en el complejo (aparte del tamaño), especialmente en comparación con los metales de transición . Los complejos se mantienen unidos mediante fuerzas electrostáticas más débiles que son omnidireccionales y, por lo tanto, los ligandos por sí solos dictan la simetría y coordinación de los complejos. Por lo tanto, dominan los factores estéricos , equilibrándose la saturación coordinativa del metal con la repulsión entre ligandos. Esto da como resultado una amplia gama de geometrías de coordinación , muchas de las cuales son irregulares, [31] y también se manifiesta en la naturaleza altamente fluxional de los complejos. Como no hay ninguna razón energética para estar encerrados en una única geometría, se producirá un rápido intercambio de ligandos intramoleculares e intermoleculares. Esto normalmente da como resultado complejos que fluctúan rápidamente entre todas las configuraciones posibles.
Muchas de estas características hacen que los complejos de lantánidos sean catalizadores eficaces . Los ácidos de Lewis duros son capaces de polarizar enlaces tras la coordinación y así alterar la electrofilia de los compuestos, siendo un ejemplo clásico la reducción de Luche . El gran tamaño de los iones junto con su enlace iónico lábil permite que incluso especies coordinadas voluminosas se unan y se disocian rápidamente, lo que resulta en tasas de rotación muy altas; por lo tanto, a menudo se pueden lograr excelentes rendimientos con cargas de sólo unos pocos moles%. [32] La falta de interacciones orbitales combinada con la contracción de los lantánidos significa que los lantánidos cambian de tamaño a lo largo de la serie, pero que su química sigue siendo prácticamente la misma. Esto permite un fácil ajuste de los entornos estéricos y existen ejemplos en los que esto se ha utilizado para mejorar la actividad catalítica del complejo [33] [34] [35] y cambiar la nuclearidad de los grupos metálicos. [36] [37]
A pesar de esto, el uso de complejos de coordinación de lantánidos como catalizadores homogéneos está en gran medida restringido al laboratorio y actualmente hay pocos ejemplos de su uso a escala industrial. [38] Los lantánidos existen en muchas formas además de los complejos de coordinación y muchas de ellas son industrialmente útiles. En particular, los óxidos metálicos de lantánidos se utilizan como catalizadores heterogéneos en diversos procesos industriales.
Los lantánidos trivalentes forman principalmente sales iónicas. Los iones trivalentes son aceptores duros y forman complejos más estables con ligandos donantes de oxígeno que con ligandos donantes de nitrógeno. Los iones más grandes tienen coordenadas 9 en solución acuosa, [Ln(H 2 O) 9 ] 3+ , pero los iones más pequeños tienen coordenadas 8, [Ln(H 2 O) 8 ] 3+ . Existe cierta evidencia de que los lantánidos posteriores tienen más moléculas de agua en la segunda esfera de coordinación. [39] La complejación con ligandos monodentados es generalmente débil porque es difícil desplazar las moléculas de agua de la primera esfera de coordinación. Se forman complejos más fuertes con ligandos quelantes debido al efecto quelato , como el tetraanión derivado del ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7,10-tetraacético ( DOTA ).
Los derivados divalentes más comunes de los lantánidos son el Eu(II), que alcanza una configuración f7 favorable . Para todos los lantánidos se conocen derivados de halogenuros divalentes. Son sales convencionales o sales tipo " electruro " de Ln(III). Las sales simples incluyen YbI 2 , EuI 2 y SmI 2 . Las sales tipo electruro, descritas como Ln 3+ , 2I − , e − , incluyen LaI 2 , CeI 2 y GdI 2 . Muchos de los yoduros forman complejos solubles con éteres, por ejemplo TmI 2 (dimetoxietano) 3 . [40] El yoduro de samario (II) es un agente reductor útil. Los complejos de Ln (II) se pueden sintetizar mediante reacciones de transmetalación . El rango normal de estados de oxidación se puede ampliar mediante el uso de ligandos de ciclopentadienilo estéricamente voluminosos , de esta manera muchos lantánidos se pueden aislar como compuestos de Ln (II). [41]
El Ce (IV) en el nitrato de amonio cérico es un agente oxidante útil. El Ce(IV) es la excepción debido a la tendencia a formar una capa f vacía. Por lo demás, los lantánidos tetravalentes son raros. Sin embargo, recientemente se ha demostrado que existen complejos de Tb(IV) [42] [43] [44] y Pr(IV) [45] .
Los metales lantánidos reaccionan exotérmicamente con hidrógeno para formar LnH 2 , dihidruros. [26] Con la excepción de Eu e Yb, que se parecen a los hidruros de Ba y Ca (compuestos salinos transparentes, no conductores), forman compuestos conductores pirofóricos negros [50] donde la subred metálica es cúbica centrada en las caras. y los átomos de H ocupan sitios tetraédricos. [26] Una hidrogenación adicional produce un trihidruro que no es estequiométrico , no conductor y más parecido a una sal. La formación de trihidruro está asociada con un aumento de 8 a 10% del volumen y esto está relacionado con una mayor localización de la carga en los átomos de hidrógeno, que se vuelven de carácter más aniónico (anión hidruro H) . [26]
Los únicos tetrahaluros conocidos son los tetrafluoruros de cerio , praseodimio , terbio , neodimio y disprosio, los dos últimos conocidos sólo en condiciones de aislamiento de matriz. [1] [56] Todos los lantánidos forman trihaluros con flúor, cloro, bromo y yodo. Todos ellos tienen un punto de fusión alto y son predominantemente de naturaleza iónica. [1] Los fluoruros son sólo ligeramente solubles en agua y no son sensibles al aire, y esto contrasta con los otros haluros que son sensibles al aire, fácilmente solubles en agua y reaccionan a alta temperatura para formar oxohaluros. [57]
Los trihaluros eran importantes porque a partir de ellos se podía preparar metal puro. [1] En la fase gaseosa los trihaluros son planos o aproximadamente planos, los lantánidos más ligeros tienen un menor % de dímeros, los lantánidos más pesados una proporción mayor. Los dímeros tienen una estructura similar a la del Al 2 Cl 6 . [58]
Algunos de los dihaluros son conductores mientras que el resto son aislantes. Las formas conductoras pueden considerarse como compuestos electruros de Ln III donde el electrón se deslocaliza en una banda de conducción, Ln 3+ (X − ) 2 (e − ). Todos los diyoduros tienen separaciones metal-metal relativamente cortas. [51] La estructura CuTi 2 de los diyoduros de lantano, cerio y praseodimio junto con HP-NdI 2 contiene 4 4 redes de átomos de metal y yodo con enlaces cortos metal-metal (393-386 La-Pr). [51] estos compuestos deben considerarse metales bidimensionales (bidimensionales de la misma manera que lo es el grafito). Los dihaluros de tipo sal incluyen los de Eu, Dy, Tm e Yb. La formación de un estado de oxidación +2 relativamente estable para Eu e Yb generalmente se explica por la estabilidad (intercambio de energía) de f 14 medio lleno (f 7 ) y completamente lleno . GdI 2 posee la estructura estratificada de MoS 2 , es ferromagnético y presenta una magnetorresistencia colosal . [51]
Los sesquihaluros Ln 2 X 3 y los compuestos Ln 7 I 12 enumerados en la tabla contienen grupos metálicos , grupos discretos de Ln 6 I 12 en Ln 7 I 12 y grupos condensados que forman cadenas en los sesquihaluros. El escandio forma un compuesto de grupo similar con el cloro, Sc 7 Cl 12 [1] A diferencia de muchos grupos de metales de transición, estos grupos de lantánidos no tienen interacciones metal-metal fuertes y esto se debe al bajo número de electrones de valencia involucrados, sino que están estabilizados por los átomos de halógeno circundantes. [51]
LaI y TmI son los únicos monohaluros conocidos. LaI, preparado a partir de la reacción de LaI 3 y La metal, tiene estructura tipo NiAs y puede formularse La 3+ (I − )(e − ) 2 . [54] TmI es un verdadero compuesto de Tm(I), sin embargo, no está aislado en estado puro. [55]
Todos los lantánidos forman sesquióxidos, Ln 2 O 3 . Los lantánidos más ligeros/más grandes adoptan una estructura hexagonal de 7 coordenadas, mientras que los más pesados/más pequeños adoptan una estructura cúbica de 6 coordenadas "CM 2 O 3 ". [52] Todos los sesquióxidos son básicos y absorben agua y dióxido de carbono del aire para formar carbonatos, hidróxidos e hidroxicarbonatos. [59] Se disuelven en ácidos para formar sales. [20]
El cerio forma un dióxido estequiométrico, CeO 2 , donde el cerio tiene un estado de oxidación de +4. El CeO 2 es básico y se disuelve con dificultad en ácido para formar soluciones de Ce 4+ , de las cuales se pueden aislar sales de Ce IV , por ejemplo el nitrato hidratado Ce(NO 3 ) 4.5H 2 O. El CeO 2 se utiliza como catalizador de oxidación . en convertidores catalíticos. [20] El praseodimio y el terbio forman óxidos no estequiométricos que contienen Ln IV , [20] aunque condiciones de reacción más extremas pueden producir PrO 2 y TbO 2 estequiométricos (o casi estequiométricos) . [1]
El europio y el iterbio forman monóxidos similares a las sales, EuO e YbO, que tienen una estructura de sal gema. [20] EuO es ferromagnético a bajas temperaturas, [1] y es un semiconductor con posibles aplicaciones en espintrónica . [60] Se puede producir un óxido mixto de Eu II /Eu III , Eu 3 O 4 , reduciendo Eu 2 O 3 en una corriente de hidrógeno. [59] El neodimio y el samario también forman monóxidos, pero se trata de sólidos conductores brillantes, [1] aunque la existencia del monóxido de samario se considera dudosa. [59]
Todos los lantánidos forman hidróxidos, Ln(OH) 3 . A excepción del hidróxido de lutecio, que tiene una estructura cúbica, tienen la estructura hexagonal UCl 3 . [59] Los hidróxidos pueden precipitarse a partir de soluciones de Ln III . [20] También pueden formarse mediante la reacción del sesquióxido, Ln 2 O 3 , con agua, pero aunque esta reacción es termodinámicamente favorable, es cinéticamente lenta para los miembros más pesados de la serie. [59] Las reglas de Fajans indican que los iones Ln 3+ más pequeños serán más polarizantes y, en consecuencia, sus sales serán menos iónicas. Los hidróxidos de los lantánidos más pesados se vuelven menos básicos, por ejemplo, Yb(OH) 3 y Lu(OH) 3 siguen siendo hidróxidos básicos pero se disolverán en NaOH concentrado caliente . [1]
Todos los lantánidos forman Ln 2 Q 3 (Q= S, Se, Te). [20] Los sesquisulfuros pueden producirse por reacción de los elementos o (con excepción de Eu 2 S 3 ) sulfurando el óxido (Ln 2 O 3 ) con H 2 S. [20] Los sesquisulfuros, Ln 2 S 3 generalmente pierden azufre cuando se calienta y puede formar una variedad de composiciones entre Ln 2 S 3 y Ln 3 S 4 . Los sesquisulfuros son aislantes pero algunos de los Ln 3 S 4 son conductores metálicos (p. ej. Ce 3 S 4 ) formulados (Ln 3+ ) 3 (S 2− ) 4 (e − ), mientras que otros (p. ej. Eu 3 S 4 y Sm 3 S 4 ) son semiconductores. [20] Estructuralmente los sesquisulfuros adoptan estructuras que varían según el tamaño del metal Ln. Los lantánidos más ligeros y más grandes favorecen los átomos metálicos de 7 coordenadas, los lantánidos más pesados y más pequeños (Yb y Lu) favorecen la coordinación 6 y el resto estructuras con una mezcla de coordinación 6 y 7. [20]
El polimorfismo es común entre los sesquisulfuros. [61] Los colores de los sesquisulfuros varían de un metal a otro y dependen de la forma polimórfica. Los colores de los γ-sesquisulfuros son La 2 S 3 , blanco/amarillo; Ce2S3 , rojo oscuro ; Pr2S3 , verde ; Nd2S3 , verde claro ; Gd2S3 , arena ; Tb 2 S 3 , amarillo claro y Dy 2 S 3 , naranja. [62] El tono de γ-Ce 2 S 3 se puede variar dopando con Na o Ca con tonos que van del rojo oscuro al amarillo, [51] [62] y los pigmentos a base de Ce 2 S 3 se usan comercialmente y se consideran como sustitutos de baja toxicidad de los pigmentos a base de cadmio. [62]
Todos los lantánidos forman monocalcogenuros, LnQ, (Q= S, Se, Te). [20] La mayoría de los monocalcogenuros son conductores, lo que indica una formulación Ln III Q 2− (e-) donde el electrón está en bandas de conducción. Las excepciones son SmQ, EuQ e YbQ, que son semiconductores o aislantes pero exhiben una transición inducida por la presión a un estado conductor. [61] Los compuestos LnQ 2 son conocidos, pero no contienen Ln IV sino que son compuestos Ln III que contienen aniones policalcogenuro. [63]
Los oxisulfuros de Ln 2 O 2 S son bien conocidos, todos tienen la misma estructura con átomos de Ln de 7 coordenadas y 3 átomos de azufre y 4 de oxígeno como vecinos cercanos. [64] Doparlos con otros elementos lantánidos produce fósforos. Por ejemplo, el oxisulfuro de gadolinio , Gd 2 O 2 S dopado con Tb 3+ produce fotones visibles cuando se irradia con rayos X de alta energía y se utiliza como centelleador en detectores de panel plano. [65] Cuando se añade mischmetal , una aleación de metales lantánidos, al acero fundido para eliminar el oxígeno y el azufre, se producen oxisulfuros estables que forman un sólido inmiscible. [20]
Todos los lantánidos forman un mononitruro, LnN, con estructura de sal gema. Los mononitruros han despertado interés debido a sus inusuales propiedades físicas. SmN y EuN se consideran " medio metales ". [51] NdN, GdN, TbN y DyN son ferromagnéticos, SmN es antiferromagnético. [66] Se están investigando aplicaciones en el campo de la espintrónica . [60] CeN es inusual ya que es un conductor metálico, en contraste con los otros nitruros y también con las otras pnictidas de cerio. Una descripción simple es Ce 4+ N 3− (e–), pero las distancias interatómicas coinciden mejor con el estado trivalente que con el estado tetravalente. Se han ofrecido varias explicaciones diferentes. [67] Los nitruros se pueden preparar mediante la reacción de metales de lantano con nitrógeno. Se produce algo de nitruro junto con el óxido, cuando los metales de lantano se encienden en el aire. [20] Los métodos alternativos de síntesis son una reacción a alta temperatura de metales lantánidos con amoníaco o la descomposición de amidas lantánidas, Ln(NH 2 ) 3 . Ha resultado difícil lograr compuestos estequiométricos puros y cristales con baja densidad de defectos. [60] Los nitruros de lantánidos son sensibles al aire y se hidrolizan produciendo amoníaco. [50]
Las otras pnictidas (fósforo, arsénico, antimonio y bismuto) también reaccionan con los metales lantánidos para formar monopnictidas, LnQ, donde Q = P, As, Sb o Bi. Además, se puede producir una variedad de otros compuestos con estequiometrías variables, tales como LnP 2 , LnP 5 , LnP 7 , Ln 3 As , Ln 5 As 3 y LnAs 2 . [68]
Carbides of varying stoichiometries are known for the lanthanides. Non-stoichiometry is common. All of the lanthanides form LnC2 and Ln2C3 which both contain C2 units. The dicarbides with exception of EuC2, are metallic conductors with the calcium carbide structure and can be formulated as Ln3+C22−(e–). The C-C bond length is longer than that in CaC2, which contains the C22− anion, indicating that the antibonding orbitals of the C22− anion are involved in the conduction band. These dicarbides hydrolyse to form hydrogen and a mixture of hydrocarbons.[69] EuC2 and to a lesser extent YbC2 hydrolyse differently producing a higher percentage of acetylene (ethyne).[70] The sesquicarbides, Ln2C3 can be formulated as Ln4(C2)3.
These compounds adopt the Pu2C3 structure[51] which has been described as having C22− anions in bisphenoid holes formed by eight near Ln neighbours.[71] The lengthening of the C-C bond is less marked in the sesquicarbides than in the dicarbides, with the exception of Ce2C3.[69]Other carbon rich stoichiometries are known for some lanthanides. Ln3C4 (Ho-Lu) containing C, C2 and C3 units;[72] Ln4C7 (Ho-Lu) contain C atoms and C3 units[73] and Ln4C5 (Gd-Ho) containing C and C2 units.[74]Metal rich carbides contain interstitial C atoms and no C2 or C3 units. These are Ln4C3 (Tb and Lu); Ln2C (Dy, Ho, Tm)[75][76] and Ln3C[51] (Sm-Lu).
Todos los lantánidos forman varios boruros. Los boruros "superiores" (LnB x donde x > 12) son aislantes/semiconductores, mientras que los boruros inferiores suelen ser conductores. Los boruros inferiores tienen estequiometrías de LnB 2 , LnB 4 , LnB 6 y LnB 12 . [77] Se están investigando aplicaciones en el campo de la espintrónica . [60] La gama de boruros formados por los lantánidos se puede comparar con los formados por los metales de transición. Los boruros ricos en boro son típicos de los lantánidos (y de los grupos 1 a 3), mientras que los metales de transición tienden a formar boruros "inferiores" ricos en metales. [78] Los boruros de lantánidos normalmente se agrupan junto con los metales del grupo 3 con los que comparten muchas similitudes de reactividad, estequiometría y estructura. En conjunto, estos se denominan boruros de tierras raras. [77]
Se han utilizado muchos métodos para producir boruros de lantánidos, entre ellos la reacción directa de los elementos; la reducción de Ln 2 O 3 con boro; reducción de óxido de boro, B 2 O 3 y Ln 2 O 3 junto con carbono; reducción de óxido metálico con carburo de boro , B 4 C. [77] [78] [79] [80] Producir muestras de alta pureza ha demostrado ser difícil. [80] Se han cultivado monocristales de los boruros superiores en un metal de bajo punto de fusión (por ejemplo, Sn, Cu, Al). [77]
Se han informado diboruros, LnB 2 , para Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb y Lu. Todos tienen la misma estructura , AlB 2 , que contiene una capa de grafito de átomos de boro. Transiciones ferromagnéticas de baja temperatura para Tb, Dy, Ho y Er. TmB 2 es ferromagnético a 7,2 K. [51]
Se han informado tetraboruros, LnB 4 para todos los lantánidos excepto EuB 4 , todos tienen la misma estructura UB 4 . La estructura tiene una subred de boro que consta de cadenas de grupos B 6 octaédricos unidos por átomos de boro. La celda unitaria disminuye de tamaño sucesivamente desde LaB 4 hasta LuB 4 . Los tetraboruros de los lantánidos más ligeros se funden con descomposición en LnB 6 . [80] Los intentos de fabricar EuB 4 han fracasado. [79] Los LnB 4 son buenos conductores [77] y típicamente antiferromagnéticos. [51]
Se han informado hexaboruros, LnB 6 para todos los lantánidos. Todos ellos tienen la estructura CaB 6 , que contiene grupos B 6 . No son estequiométricos debido a defectos catiónicos. Los hexaboruros de los lantánidos más ligeros (La – Sm) se funden sin descomposición, EuB 6 se descompone en boro y metal y los lantánidos más pesados se descomponen en LnB 4 con excepción de YbB 6 que se descompone formando YbB 12 . La estabilidad se ha correlacionado en parte con diferencias en la volatilidad entre los metales lantánidos. [80] En EuB 6 e YbB 6 los metales tienen un estado de oxidación de +2 mientras que en el resto de los lantánidos hexaboruros es +3. Esto racionaliza las diferencias en la conductividad, los electrones adicionales en los hexaboruros de Ln III entran en las bandas de conducción. EuB 6 es un semiconductor y el resto son buenos conductores. [51] [80] LaB 6 y CeB 6 son emisores termoiónicos, utilizados, por ejemplo, en microscopios electrónicos de barrido . [81]
Las dodecaborides, LnB 12 , están formadas por los lantánidos más pequeños y pesados, pero no por los metales más grandes y ligeros, La – Eu. Con la excepción de YbB 12 (donde Yb toma una valencia intermedia y es un aislante Kondo ), los dodecaboruros son todos compuestos metálicos. Todos tienen la estructura UB 12 que contiene un marco tridimensional de cúmulos cubooctaédricos B 12 . [77]
El boruro superior LnB 66 es conocido para todos los metales lantánidos. La composición es aproximada ya que los compuestos no son estequiométricos. [77] Todos tienen una estructura compleja similar con más de 1600 átomos en la celda unitaria. La subred cúbica de boro contiene supericosaedros formados por un icosaedro central B 12 rodeado por otros 12, B 12 (B 12 ) 12 . [77] Se conocen otros boruros superiores complejos LnB 50 (Tb, Dy, Ho Er Tm Lu) y LnB 25 (Gd, Tb, Dy, Ho, Er) y estos contienen icosaedros de boro en la estructura de boro. [77]
Los enlaces σ lantánido-carbono son bien conocidos; sin embargo, como los electrones 4f tienen una baja probabilidad de existir en la región exterior del átomo, hay poca superposición orbital efectiva , lo que da como resultado enlaces con un carácter iónico significativo . Como tales, los compuestos organolantánidos exhiben un comportamiento similar al carbanión , a diferencia del comportamiento de los compuestos organometálicos de metales de transición . Debido a su gran tamaño, los lantánidos tienden a formar derivados organometálicos más estables con ligandos voluminosos para dar compuestos como Ln[CH(SiMe 3 ) 3 ]. [82] Los análogos del uranoceno se derivan del dilitiociclooctatetraeno, Li 2 C 8 H 8 . También se conocen compuestos orgánicos de lantánido (II), como Cp* 2 Eu. [40]
Todos los iones lantánidos trivalentes, excepto el lantano y el lutecio, tienen electrones f desapareados. (No obstante, la transferencia de carga de ligando a metal puede producir una ocupación f distinta de cero incluso en compuestos de La (III).) [83] Sin embargo, los momentos magnéticos se desvían considerablemente de los valores de solo espín debido al fuerte acoplamiento espín-órbita . El número máximo de electrones desapareados es 7, en Gd 3+ , con un momento magnético de 7,94 BM , pero los momentos magnéticos más grandes, entre 10,4 y 10,7 BM, los exhiben Dy 3+ y Ho 3+ . Sin embargo, en Gd 3+ todos los electrones tienen espín paralelo y esta propiedad es importante para el uso de complejos de gadolinio como reactivo de contraste en exploraciones por resonancia magnética .
La división del campo cristalino es bastante pequeña para los iones lantánidos y es menos importante que el acoplamiento espín-órbita con respecto a los niveles de energía. [1] Las transiciones de electrones entre orbitales f están prohibidas por la regla de Laporte . Además, debido a la naturaleza "enterrada" de los orbitales f, el acoplamiento con las vibraciones moleculares es débil. En consecuencia, los espectros de los iones lantánidos son bastante débiles y las bandas de absorción son igualmente estrechas. El vidrio que contiene óxido de holmio y soluciones de óxido de holmio (generalmente en ácido perclórico ) tiene picos de absorción óptica agudos en el rango espectral de 200 a 900 nm y puede usarse como estándar de calibración de longitud de onda para espectrofotómetros ópticos , [84] y están disponibles comercialmente. [85]
Como las transiciones ff están prohibidas por Laporte, una vez que se ha excitado un electrón, la caída al estado fundamental será lenta. Esto los hace adecuados para su uso en láseres , ya que facilita la inversión de la población . El láser Nd:YAG es uno de los más utilizados. El vanadato de itrio dopado con europio fue el primer fósforo rojo que permitió el desarrollo de pantallas de televisión en color. [86] Los iones lantánidos tienen propiedades luminiscentes notables debido a sus orbitales 4f únicos. Las transiciones ff prohibidas por Laporte pueden activarse mediante la excitación de un ligando de "antena" unido. Esto conduce a bandas de emisión nítidas en todo el visible, NIR e IR y vidas de luminiscencia relativamente largas. [87]
La contracción de los lantánidos es responsable de la gran división geoquímica que divide a los lantánidos en minerales enriquecidos con lantánidos ligeros y pesados, estando estos últimos casi inevitablemente asociados y dominados por el itrio. Esta división se refleja en las dos primeras "tierras raras" que se descubrieron: la itria (1794) y la ceria (1803). La división geoquímica ha puesto más lantánidos ligeros en la corteza terrestre, pero más miembros pesados en el manto terrestre. El resultado es que, aunque se encuentran grandes yacimientos ricos en lantánidos ligeros, son pocos los correspondientes yacimientos grandes para los miembros pesados. Los principales minerales son la monacita y la bastnäsita . Las arenas de monacita suelen contener todos los elementos lantánidos, pero los elementos más pesados faltan en la bastnäsita. Los lantánidos obedecen la regla de Oddo-Harkins : los elementos impares son menos abundantes que sus vecinos pares.
Tres de los elementos lantánidos tienen isótopos radiactivos con vidas medias largas ( 138 La, 147 Sm y 176 Lu) que pueden usarse para datar minerales y rocas de la Tierra, la Luna y meteoritos. [88] El prometio es efectivamente un elemento creado por el hombre , ya que todos sus isótopos son radiactivos con vidas medias inferiores a 20 años.
Los elementos lantánidos y sus compuestos tienen muchos usos, pero las cantidades consumidas son relativamente pequeñas en comparación con otros elementos. Aproximadamente 15.000 toneladas/año de lantánidos se consumen como catalizadores y en la producción de vidrio. Estas 15.000 toneladas corresponden aproximadamente al 85% de la producción de lantánidos. Sin embargo, desde la perspectiva del valor, las aplicaciones en fósforos e imanes son más importantes. [89]
Los dispositivos en los que se utilizan elementos lantánidos incluyen superconductores , imanes de tierras raras de alto flujo de samario-cobalto y neodimio-hierro-boro , aleaciones de magnesio , pulidores electrónicos, catalizadores de refinación y componentes de automóviles híbridos (principalmente baterías e imanes). [90] Los iones lantánidos se utilizan como iones activos en materiales luminiscentes utilizados en aplicaciones optoelectrónicas , sobre todo el láser Nd:YAG . Los amplificadores de fibra dopada con erbio son dispositivos importantes en los sistemas de comunicación de fibra óptica. Los fósforos con dopantes lantánidos también se utilizan ampliamente en la tecnología de tubos de rayos catódicos , como los televisores. Los primeros CRT de televisión en color tenían un rojo de mala calidad; El europio como dopante de fósforo hizo posible buenos fósforos rojos. Las esferas de granate de itrio y hierro (YIG) pueden actuar como resonadores de microondas sintonizables.
Los óxidos de lantánido se mezclan con tungsteno para mejorar sus propiedades a alta temperatura para la soldadura TIG , reemplazando al torio , cuyo trabajo era levemente peligroso. Muchos productos relacionados con la defensa también utilizan elementos de lantánidos, como gafas de visión nocturna y telémetros . El radar SPY-1 utilizado en algunos buques de guerra equipados con Aegis y el sistema de propulsión híbrido de los destructores de la clase Arleigh Burke utilizan imanes de tierras raras en capacidades críticas. [91] El precio del óxido de lantano utilizado en el craqueo catalítico fluido ha aumentado de 5 dólares por kilogramo a principios de 2010 a 140 dólares por kilogramo en junio de 2011. [92]
La mayoría de los lantánidos se utilizan ampliamente en láseres y como (co)dopantes en amplificadores ópticos de fibra dopada; por ejemplo, en los amplificadores de fibra dopada con Er, que se utilizan como repetidores en los enlaces de transmisión de fibra óptica terrestres y submarinos que transportan el tráfico de Internet. Estos elementos desvían la radiación ultravioleta e infrarroja y se utilizan comúnmente en la producción de lentes para gafas de sol. Otras aplicaciones se resumen en la siguiente tabla: [17]
El complejo Gd ( DOTA ) se utiliza en imágenes por resonancia magnética .
Los complejos de lantánidos se pueden utilizar para obtener imágenes ópticas. Las aplicaciones están limitadas por la labilidad de los complejos. [93]
Algunas aplicaciones dependen de las propiedades únicas de luminiscencia de los quelatos o criptatos de lantánidos . [94] [95] Estos son muy adecuados para esta aplicación debido a sus grandes cambios de Stokes y vidas de emisión extremadamente largas (de microsegundos a milisegundos ) en comparación con los fluoróforos más tradicionales (p. ej., fluoresceína , aloficocianina , ficoeritrina y rodamina ).
Los fluidos biológicos o sueros comúnmente utilizados en estas aplicaciones de investigación contienen muchos compuestos y proteínas que son naturalmente fluorescentes. Por lo tanto, el uso de mediciones de fluorescencia convencionales en estado estacionario presenta serias limitaciones en la sensibilidad del ensayo. Los fluoróforos de larga duración, como los lantánidos, combinados con la detección resuelta en el tiempo (un retraso entre la excitación y la detección de la emisión) minimizan la interferencia inmediata de la fluorescencia.
La fluorometría resuelta en el tiempo (TRF) combinada con la transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET) ofrece una poderosa herramienta para los investigadores de descubrimiento de fármacos: la transferencia de energía por resonancia de Förster resuelta en el tiempo o TR-FRET. TR-FRET combina el aspecto de fondo bajo de TRF con el formato de ensayo homogéneo de FRET. El ensayo resultante proporciona un aumento en la flexibilidad, confiabilidad y sensibilidad, además de un mayor rendimiento y menos resultados falsos positivos/falsos negativos.
Este método implica dos fluoróforos: un donante y un aceptor. La excitación del fluoróforo donante (en este caso, el complejo de iones lantánidos) por una fuente de energía (p. ej., lámpara de destello o láser) produce una transferencia de energía al fluoróforo aceptor si se encuentran dentro de una determinada proximidad entre sí (conocida como radio de Förster). ). El fluoróforo aceptor, a su vez, emite luz en su longitud de onda característica.
Los dos lantánidos más utilizados en ensayos de ciencias biológicas se muestran a continuación junto con su correspondiente tinte aceptor, así como sus longitudes de onda de excitación y emisión y el desplazamiento de Stokes resultante (separación de longitudes de onda de excitación y emisión).
Actualmente existen investigaciones que demuestran que los elementos lantánidos pueden usarse como agentes anticancerígenos. La función principal de los lantánidos en estos estudios es inhibir la proliferación de células cancerosas. Específicamente, se han estudiado el cerio y el lantano por su papel como agentes anticancerígenos.
Uno de los elementos específicos del grupo de los lantánidos que se ha probado y utilizado es el cerio (Ce). Se han realizado estudios que utilizan un complejo de proteína y cerio para observar el efecto del cerio en las células cancerosas. La esperanza era inhibir la proliferación celular y promover la citotoxicidad. [96] Los receptores de transferrina en las células cancerosas, como los de las células de cáncer de mama y las células epiteliales del cuello uterino, promueven la proliferación celular y la malignidad del cáncer. [96] La transferrina es una proteína que se utiliza para transportar hierro al interior de las células y es necesaria para ayudar a las células cancerosas en la replicación del ADN. La transferrina actúa como factor de crecimiento de las células cancerosas y depende del hierro. Las células cancerosas tienen niveles mucho más altos de receptores de transferrina que las células normales y dependen mucho del hierro para su proliferación. [96]
El cerio ha mostrado resultados como agente anticancerígeno debido a sus similitudes en estructura y bioquímica con el hierro. El cerio puede unirse en lugar del hierro a la transferrina y luego ser llevado a las células cancerosas mediante endocitosis mediada por el receptor de transferrina. [96] La unión del cerio a la transferrina en lugar del hierro inhibe la actividad de la transferrina en la célula. Esto crea un ambiente tóxico para las células cancerosas y provoca una disminución en el crecimiento celular. Este es el mecanismo propuesto para el efecto del cerio sobre las células cancerosas, aunque el mecanismo real puede ser más complejo en cuanto a cómo el cerio inhibe la proliferación de las células cancerosas. Específicamente en las células cancerosas HeLa estudiadas in vitro, la viabilidad celular disminuyó después de 48 a 72 horas de tratamientos con cerio. Las células tratadas solo con cerio tuvieron disminuciones en la viabilidad celular, pero las células tratadas tanto con cerio como con transferrina tuvieron una inhibición más significativa de la actividad celular. [96] Otro elemento específico que ha sido probado y utilizado como agente anticancerígeno es el lantano, más específicamente el cloruro de lantano (LaCl 3 ). El ion lantano se utiliza para afectar los niveles de let-7a y microARN miR-34a en una célula durante todo el ciclo celular. Cuando el ion lantano se introdujo en la célula in vivo o in vitro, inhibió el rápido crecimiento e indujo la apoptosis de las células cancerosas (específicamente células de cáncer de cuello uterino). Este efecto fue causado por la regulación de let-7a y microARN por los iones de lantano. [97] El mecanismo de este efecto aún no está claro, pero es posible que el lantano actúe de manera similar al cerio y se una a un ligando necesario para la proliferación de células cancerosas.
Debido a su escasa distribución en la corteza terrestre y su baja solubilidad acuosa, los lantánidos tienen una baja disponibilidad en la biosfera y durante mucho tiempo no se sabía que formaran parte natural de ninguna molécula biológica. En 2007, se descubrió una nueva metanol deshidrogenasa que utiliza estrictamente lantánidos como cofactores enzimáticos en una bacteria del filo Verrucomicrobiota , Methylacidiphilum fumariolicum . Se descubrió que esta bacteria sobrevive sólo si hay lantánidos presentes en el medio ambiente. [98] En comparación con la mayoría de los demás elementos no dietéticos , los lantánidos no radiactivos se clasifican como de baja toxicidad. [89] El mismo requerimiento nutricional también se ha observado en Mmethylorubrum extorquens y Mmethylobacterium radiotolerans .
