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Lexikon der Chemie: Lanthanoidentrennung

Lanthanoidentrennung, Trennung der durch weitgehende physikalische und chem. Ähnlichkeiten geprägten Elemente der Gruppe der Lanthanoide durch Anwendung verschiedener physikalischer und chem. Methoden. Zur Abtrennung der Lanthanoide sowie weiterer Seltenerdmetalle von anderen Begleitelementen nutzt man zunächst die Schwerlöslichkeit ihrer Oxalate. In den auch im technischen Maßstab genutzten Verfahren der L. auf der Basis von Komplexbildung und Ionenaustausch wird die Abstufung der Ionenradien (Lanthanoidenkontraktion) ausgenutzt. Da mit abnehmendem Ionenradius die Tendenz zur Komplexbildung zunimmt, können die Lanthanoide mit Tributylphosphat aus stark salpetersaurer Lösung fraktioniert werden. Am Kationenaustauscher wächst die Austauschtendenz mit der Vergrößerung des Ionenradius der hydratisierten Ionen von Lutetium zu Cer, denn der Radius dieser Ionen [Ln(H2O)n]3+nimmt von Lutetium zu Cer zu. Da die Komplexbildungstendenz der Lanthanoid-Ionen gegenläufig in der Reihe von Cer zu Lutetium zunimmt, läßt eine Kombination von Ionenaustausch und Komplexbildung durch Elution der lanthanoidbeladenen Austauschersäule mit geeigneten Komplexbildnern, wie α-Hydroxyisobuttersäure oder Citronensäure/Ammoniumcitrat, die Lanthanoide in der Reihenfolge Lutetium, Ytterbium ... Praseodym, Cer im Eluat erscheinen. Zur Abtrennung einiger Lanthanoide lassen sich auch Wertigkeitswechsel ausnutzen. So trennt man Europium und Ytterbium durch Reduktion mit Zinkstaub zur zweiwertigen Stufe gemäß 2 Ln3+ + Zn → 2 Ln2+ + Zn2+(Ln = Eu, Yb) und anschließende Fällung dieser Elemente als Sulfate aus schwefelsaurer Lösung ab; Cer und Terbium gewinnt man aus Lanthanoid-Gemischen durch Oxidation mit Peroxodisulfat zur vierwertigen Stufe gemäß 2 Ln3+ + S2O82- → 2 Ln4+ + 2 SO42- (Ln = Ce, Tb), wobei Ce4+aus salpetersaurer Lösung als (NH4)2[Ce(NO3)6] gefällt wird.

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