Harvinaisen maametallin oksidin atomirakenne

Harvinaisten maametallien atomirakennetta voidaan esittää 4fx5d16s2:lla, jossa x vaihtelee välillä 0 - 14. Harvinaisten maametallien elementtien muuttuessa metalleista ioneiksi, 4f-kiertoradan ulkopuoli ympäröi edelleen 5s25p6:n elektronipilveä, menettää 6s2 elektronia ja 5d1 tai 4f menettää yhden elektronin muodostaen elektronisen rakenteen 4fx5s25p6. Harvinaisissa maametalleissa 6s-elektroni ja 5d-elektroni muodostavat johtavuuskaistoja, kun taas 4f-elektronia sijoittuu atomin sisään. Näiden 4f-elektronien lokalisointi ja epätäydellinen täyttyminen heijastuu niiden erilaisiin fysikaalisiin ominaisuuksiin.
4f-elektroni sijaitsee atomien sisäkiertoradalla, ja 5s25p6-elektronipilvellä on niitä suojaava vaikutus. 4f-orbitaalien ulottumatila on hyvin pieni, joten kiteytyskenttä, ligandikenttä jne. vaikuttavat niihin vähemmän; Päinvastoin, sen spinin (MS) ja kiertoradan (ML) välinen vuorovaikutus on merkittävä, mikä johtaa ff-elektronin orbitaalin L ja spin S:n väliseen kytkentään, jolloin E4f jakautuu moniin energiatasojen alakerroksiin pienillä eroilla. josta vastaa spektrin termiä 2s+1L.
Harvinaisten maametallien valenssilla on useita valenssitiloja ja siinä on vaihteleva valenssivaikutus. Ceriumin, samariumin, europiumin ja muiden yhdisteiden atomivalenssit ovat 3, 4 tai rinnakkaiselo 2 ja 3, ja näiden atomivalenssien muutokset ovat joko erittäin nopeita tai erittäin hitaita, mikä on erittäin silmiinpistävää. Harvinaisten maametallien ioneilla on korkea sähkön hinta, suuret säteet ja ne ovat herkkiä polarisaatiolle. Mitä suurempi polarisaatiovoimakkuus, sitä suurempi taitekerroin. Keraamisissa pigmenteissä harvinaisten maametallien ionien korkeaa taitekerrointa käytetään tekemään koristekuvista kirkkaita ja värikkäitä. Tavallisiin lasitepigmentteihin verrattuna pigmentit, joihin on lisätty harvinaisia ​​maametallielementtejä, ovat väriltään tummempia.
Harvinaiset maametallit La:sta Lu:hun ovat taipuvaisia ​​menettämään {{0}}s-elektroneja, 1 5d-elektronin tai 4f-elektronin muodostaen kolmiarvoisia kationeja (4fx5s25p6). Siksi suurin osa harvinaisten maametallien oksideista on Ln2O3. Lisäksi lantanidielementtien 4f0, 4f7 ja 4f14 (täysin tyhjä, osittain täytetty, täysin täytetty) elektronijärjestelyt ovat suhteellisen stabiileja, ja tämän rakennetyypin ionit ovat yleensä värittömiä.