Propriétés élastiques
Comme pour la plupart des autres propriétés des métaux des terres rares, les modules élastiques des métaux des terres rares tombent dans le centile moyen des autres éléments métalliques. Les valeurs du scandium et de l'yttrium sont à peu près les mêmes que celles des membres terminaux des lanthanides (erbium à lutétium). Il y a une augmentation générale du module élastique avec l'augmentation du nombre atomique. Les valeurs anormales du cérium (certaines liaisons 4f) et de l'ytterbium (divalence) sont évidentes.
Propriétés mécaniques
Les métaux des terres rares ne sont ni des éléments métalliques faibles ni particulièrement forts, et ils présentent une ductilité modeste. Parce que les propriétés mécaniques dépendent assez fortement de la pureté des métaux et de leur histoire thermique, il est difficile de comparer les valeurs rapportées dans la littérature. La résistance ultime varie d'environ 120 à environ 160 MPa (mégapascals) et la ductilité d'environ 15 à 35%. La résistance de l'ytterbium (l'europium n'a pas été mesurée) est beaucoup plus petite, 58 MPa, et la ductilité est plus élevée, environ 45 pour cent, comme on pourrait s'y attendre pour le métal divalent.
Propriétés chimiques
La réactivité des métaux des terres rares avec l'air présente une différence significative entre les lanthanides légers et les lourds. Les lanthanides légers s'oxydent beaucoup plus rapidement que les lanthanides lourds (gadolinium à travers lutétium), le scandium et l'yttrium. Cette différence est en partie due à la variation du produit oxyde formé. Les lanthanides légers (du lanthane au néodyme) forment la structure hexagonale de R 2 O 3 de type A; les lanthanides moyens (samarium à gadolinium) forment la phase monoclinique de R 2 O 3 de type B; tandis que les lanthanides lourds, le scandium et l'yttrium forment la modification cubique du R 2 O 3. Le type A réagit avec la vapeur d'eau dans l'air pour former un oxyhydroxyde, ce qui provoque l'écaillage du revêtement blanc et permet à l'oxydation de se poursuivre en exposant la surface métallique fraîche. L'oxyde de type C forme un revêtement étanche et cohérent qui empêche une oxydation supplémentaire, similaire au comportement de l'aluminium. Le samarium et le gadolinium, qui forment la phase R 2 O 3 de type B, s'oxydent légèrement plus rapidement que les lanthanides, le scandium et l'yttrium plus lourds, mais forment toujours un revêtement cohérent qui arrête l'oxydation. Pour cette raison, les lanthanides légers doivent être stockés sous vide ou dans une atmosphère de gaz inerte, tandis que les lanthanides lourds, le scandium et l'yttrium peuvent être laissés à l'air libre pendant des années sans aucune oxydation.
L'europium métal, qui a une structure en Cci, s'oxyde le plus rapidement de toutes les terres rares avec de l'air humide et doit être manipulé à tout moment dans une atmosphère de gaz inerte. Le produit de réaction de l'europium, lorsqu'il est exposé à l'air humide, est un hydroxyde d'hydrate, Eu (OH) 2 ―H 2 O, qui est un produit de réaction inhabituel car tous les autres métaux des terres rares forment un oxyde.
Les métaux réagissent vigoureusement avec tous les acides à l'exception de l'acide fluorhydrique (HF), libérant du gaz H 2 et formant le composé anionique des terres rares correspondant. Les métaux des terres rares, lorsqu'ils sont placés dans de l'acide fluorhydrique, forment un revêtement RF 3 insoluble qui empêche toute autre réaction.
Les métaux des terres rares réagissent facilement avec l'hydrogène gazeux pour former du RH 2 et, dans des conditions d'hydruration fortes, la phase RH 3 - à l'exception du scandium, qui ne forme pas de trihydrure.
Composés
Les éléments des terres rares forment des dizaines de milliers de composés avec tous les éléments à droite et y compris les métaux du groupe 7 (manganèse, technétium et rhénium) dans le tableau périodique, plus le béryllium et le magnésium, qui se trouvent à l'extrême côté gauche dans le groupe 2. Des séries de composés importantes et certains composés individuels avec des propriétés uniques ou des comportements inhabituels sont décrits ci-dessous.
Oxydes
La plus grande famille de composés inorganiques des terres rares étudiés à ce jour est les oxydes. La stoechiométrie la plus courante est la composition de R 2 O 3, mais, comme certains éléments lanthanides ont d'autres états de valence en plus de 3+, d'autres stoechiométries existent - par exemple, l'oxyde de cérium (CeO 2), l'oxyde de praséodyme (Pr 6 O 11), oxyde de terbium (Tb 4 O 7), oxyde d'europium (EuO) et Eu 3 O 4. La plupart des discussions porteront sur les oxydes binaires, mais les oxydes ternaires et autres oxydes d'ordre supérieur seront également brièvement passés en revue.
