Atomstruktur av sällsynt jordartsmetalloxid

Atomstrukturen för sällsynta jordartsmetaller kan representeras av 4fx5d16s2, där x sträcker sig från 0 till 14. Efter att sällsynta jordartselement omvandlats från metaller till joner, omger den yttre sidan av 4f-omloppsbanan fortfarande elektronmolnet 5s25p6, förlorar 6s2 elektroner och 5d1 eller 4f förlorar en elektron, vilket bildar en elektronisk struktur av 4fx5s25p6. I sällsynta jordartsmetaller bildar 6s-elektroner och 5d-elektroner ledningsband, medan 4f-elektroner är lokaliserade i atomen. Lokaliseringen och ofullständig fyllning av dessa 4f-elektroner kommer att återspeglas i deras olika fysikaliska egenskaper.
4f-elektronerna är belägna i de inre atomorbitalen, och 5s25p6-elektronmolnet har en avskärmande effekt på dem. Utrymmet för 4f-orbitaler att sträcka sig är mycket litet, så de påverkas mindre av kristallisationsfältet, ligandfältet, etc; Tvärtom är interaktionen mellan dess spin (MS) och orbital (ML) signifikant, vilket resulterar i kopplingen mellan ff-elektronens orbital L och spin S, vilket gör att E4f delas upp i många underlager av energinivåer med små skillnader, var och en varav motsvarar en spektral term på 2s+1L.
Valensen av sällsynta jordartsmetaller har flera valenstillstånd och det finns en variabel valenseffekt. Cerium, samarium, europium och andra föreningar har atomvalenser på 3, 4 eller samexistens av 2 och 3, och förändringarna i dessa atomvalenser är antingen extremt snabba eller mycket långsamma, vilket är mycket iögonfallande. Sällsynta jordartsjoner har höga elpriser, stora radier och är känsliga för polarisering. Ju högre polarisationsstyrkan är, desto högre brytningsindex. I keramiska pigment används det höga brytningsindexet för joner av sällsynta jordartsmetaller för att göra dekorativa bilder ljusa och färgglada. Jämfört med vanliga glasyrpigment har pigment med tillsatta sällsynta jordartsmetaller en mörkare färg.
Sällsynta jordartsmetaller från La till Lu är benägna att förlora {{0}}s elektroner, 1 5d elektron eller 4f elektron, och bilda trevärda katjoner (4fx5s25p6). Därför är de flesta av oxiderna av sällsynta jordartsmetaller Ln2O3. Dessutom är elektronarrangemangen 4f0, 4f7 och 4f14 (helt tomma, delvis fyllda, helt fyllda) av lantanidelement relativt stabila och joner med denna strukturella typ är i allmänhet färglösa.