희토류금속

희토류금속

희토류 자체는 원래 매우 희귀하다고 여겨진 이들 금속의 산화물이거나 이트리아(1794)·세리아(1803)와 같이 처음 발견된 희토류들처럼 흔히 함께 산출되는 이들 산화물의 혼합물이다.

모든 희토류 금속이 처음 추정한 것만큼 희귀하지는 않다.

가장 풍부한 세륨은 지각에 납보다 3배 정도 더 풍부하다. 인공적으로 만들어진 프로메튬을 제외하고는 그 양이 가장 적은 툴륨도 은·금·백금보다 더 풍부하다. 게다가 여러 희토류 금속은 운석이나 달 표면, 태양 내부에서 발견된다. 수많은 다른 별들의 스펙트럼을 관찰하면 그 별들에는 태양계보다 실제로 더 많은 양의 희토류 금속이 있다고 여겨진다. 희토류 원소는 지각에서 유리 금속의 형태로는 발견되지 않는다. 1가지 원소만으로 이루어진 순수한 광물도 천연에는 존재하지 않는다. 모든 이들 광물들은 다양한 희토류 원소와 비금속의 혼합물로 이루어져 있다. 희토류 금속의 주된 원천이 되는 광물은 모나자이트와 배스트뇌사이트이다.

물리적 성질을 기준으로 보면 각 희토류 원소들이 처음에 생각된 것만큼 서로 유사하지는 않다. 예를 들어 루테튬의 녹는점(1,663℃)은 란타넘의 녹는점(920℃)과 매우 다르며 1,000℃에서 이터븀과 유로퓸의 증기압은 란타넘과 세륨의 증기압의 100만 배나 크다. 그렇지만 희토류 금속들, 특히 원자번호가 58~71인 원소들은(이들을 총칭하여 란타넘족 계열이라고 함) 몇 가지 공통된 특징을 가지고 있다.

세륨·프라세오디뮴·네오디뮴·유로퓸은 모두 공기 중에서 쉽게 부식된다. 또한 특징적으로 소량의 비금속 물질이 첨가되면 이러한 성질들이 더 강해진다. 예를 들어 가벼운 란타넘족 계열의 금속들은 칼슘이나 마그네슘이 있을 경우 훨씬 더 빨리 부식된다. 희토류 원소는 원자구조가 일반적으로 유사하기 때문에 이들은 화학적으로도 매우 유사하다. 이들 모두가 최외각에 3개의 전자를 가지고 있기 때문에 화합물에서 이들 원소의 산화수는 3이다. 이들은 비금속 원소와 직접 결합해 매우 안정한 붕소화물·탄화물·산화물과 다른 여러 이성분 화합물을 만든다.