Tanah jarang dikenal sebagai kelompok unsur dalam tabel periodik yang menempati blok “f” , yang terdiri dari campuran oksida dan hidroksida. Grup ini dibentuk oleh deret lantanida dan aktinida , masing-masing merupakan periode 6 dan 7 dari tabel periodik. Mereka dicirikan, antara lain, dengan memiliki jari-jari ionik dan perilaku kimia, sangat mirip satu sama lain. Umumnya, keadaan oksidasi unsur-unsur yang membentuk kelompok tanah jarang biasanya +3 .
Nama tanah jarang, berasal dari nama lama kata oksida, yang tepatnya adalah bumi. Meskipun disebut “langka”, mereka tidak langka di kerak bumi, menjadi dalam beberapa kasus, seperti yttrium, lebih berlimpah daripada unsur biasa seperti timbal. Mereka sebenarnya disebut dengan istilah langka, karena kesulitan yang terlibat dalam memisahkan unsur-unsur dari mineral di mana mereka ditemukan.
Mereka sering digunakan dalam pembuatan magnet yang kuat, superkonduktor, laser, dalam pengobatan (resonansi magnetik), dll.
Masalah pertama dengan kelompok unsur tanah jarang, yang diberi nomor 57-70, adalah terminologinya. Nah, unsur-unsur yang berpindah dari lantanum ke terbium dikenal sebagai lantanida atau lantanoid, dan sesuai dengan pengisian himpunan orbital 4f. Sebaliknya, unsur-unsur lain sering dianggap sebagai bagian dari himpunan yang sama, ini adalah unsur-unsur golongan tiga, scanium, yttrium dan lutetium. Istilah “logam tanah jarang” juga dapat digunakan untuk merujuk pada unsur-unsur laktanoid secara keseluruhan, dengan demikian termasuk unsur-unsur golongan tiga yang telah disebutkan. Namun, ledakan tanah jarang itu sendiri dapat membingungkan, karena seperti yang telah kami katakan, banyak dari unsur ini cukup melimpah dan umum. Misalnya, unsur serium sama melimpahnya dengan tembaga.
Ada juga perselisihan di antara ahli kimia, pada pertanyaan tentang apa kelompok unsur yang benar-benar membentuk lantanoid, karena beberapa mengatakan bahwa ini pergi dari serium ke lutetium, sementara yang lain mengatakan bahwa mereka pergi dari lantanum ke iterbium. Masalah ini menjadi jelas ketika konfigurasi elektron diperiksa. Umumnya, semua desain tabel periodik dalam penggunaan konvensional, menunjukkan lutetium sebagai lantanum, konfigurasi elektroniknya sebenarnya lebih sesuai dengan deret ketiga unsur transisi. Namun, karena 15 unsur dari lantanum hingga lutetium memiliki beberapa karakteristik yang sama, lebih masuk akal untuk mempertimbangkannya bersama-sama. Misalnya, ion umum yang unik untuk semua unsur adalah ion yang memiliki muatan 3+, yang konfigurasi elektronnya membentuk urutan pengisian orbital 4f yang sederhana, yang dimulai dari nol hingga empat belas.
Logam-logam ini semuanya cukup padat dan lunak, dengan titik leleh sekitar 1000ºC, dan titik didih sekitar 3000ºC. Secara kimia, logam memiliki reaktivitas yang sangat mirip dengan unsur-unsur yang membentuk kelompok alkali tanah. Sebagai contoh kesamaan ini, fakta bahwa mereka semua bereaksi dengan air untuk menghasilkan logam hidroksida ditambah gas hidrogen, mengikuti pola reaksi:
2M (s) + 6 H2O (l) → 2 M (OH) 3 (s) ) + 3 H2 (g)
Kesamaan unsur-unsur ini sebagian besar disebabkan oleh fakta bahwa elektron 4f tidak memiliki partisipasi dalam ikatan. Jadi pengisian orbital secara bertahap saat Anda bergerak melalui baris tidak berpengaruh pada kimia unsur.
Jari-jari ion +3 terus menurun dari 117 pm dalam kasus lantanum menjadi 100 pm dalam kasus lutetium. Karena orbital f tidak dapat secara efektif melindungi elektron 5s dan 5p terluar, peningkatan muatan inti menyebabkan ukuran ion berkurang. Ion besar memiliki bilangan koordinasi yang cukup tinggi. Hanya serium yang memiliki bilangan oksidasi kedua, selain 3+, dan itu adalah 4+, yang sesuai dengan konfigurasi Kernel dari gas mulia [Xe]. Ini adalah keadaan oksidasi yang sangat oksidatif, yang membuatnya menjadi peserta dalam banyak reaksi redoks, menjadikannya satu-satunya unsur tanah jarang yang biasa ditemukan di laboratorium kimia.
Kation trippositif dari sebagian besar laktanoid berwarna hijau, merah muda, dan kuning. Warna-warna ini adalah hasil transisi elektronik antara orbital f.
Adalah normal, untuk menambah scanium dan yttrium dalam laktanoid. Kedua unsur tersebut adalah logam lunak, cukup reaktif, dengan tingkat oksidasi 3+. Itrium dapat ditemukan dalam bijih yang mengandung lantanoid lainnya.
Itu di Swedia, khususnya di kota Ytterby , di mana mineral tanah jarang ditemukan untuk pertama kalinya, dari mana unsur-unsur dengan nama seperti yttrium, terbium, erbium, dan ytterbium keluar.
Logam tanah jarang tidak memiliki banyak kegunaan, juga memiliki produksi tahunan sekitar 20.000 ton. Sebagian besar logam jenis ini digunakan sebagai aditif untuk baja khusus. Namun, di hampir setiap rumah terdapat senyawa laktanoid seperti yang digunakan dalam zat berpendar yang ditemukan di televisi berwarna.
Adapun aktinoid, mereka semua radioaktif, dengan waktu paruh yang cukup lama untuk memungkinkan keberadaan logam ini dalam mineral di Bumi. Satu-satunya aktinoid yang dapat kita temukan di rumah biasa adalah Americium 241, karena merupakan dasar dari semua detektor asap.