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ランタノイド(lanthanoid)とは、原子番号57-71。元素記号Ln。ランタン系列元素。

周期表においてランタンからルテチウムまでの15の元素の総称。ランタノイドはスカンジウム・イットリウムを含めて希土類元素にも分類される。ランタノイドは、周期表ではアクチノイドとともに本体の表の下に脚注のような形で配置されるのが一般的である。ランタノイドからランタンを除いた、セリウムからルテチウムまでの元素のことを特にランタニド(lanthanide、ランタナイドとも)と呼ぶことがある。

◆ランタノイド収縮

ランタノイドは、4f軌道の電子が詰まり(占有され)始める元素のシリーズで、ランタンでは、4f電子はゼロ個が詰まり、5d軌道に1個の電子、6s軌道に2個の電子が詰まる(占有される)。以降、セリウムからルテチウムまで4f軌道に電子が1個ずつ詰まっていく。最後のルテチウムで4f軌道全てが埋まる(14個の電子に占有される)。この過程で、5d軌道と6s軌道の電子の詰まり方が変わらないのがランタノイドの特徴で、このためランタノイドの原子価は、2価、3価をとる場合がほとんどである(一部4価をとるものあり)。このように4f軌道から詰まっていくため、より外側の5d、6s軌道の電子は4f電子などによる遮蔽効果以上に原子核(正電荷)からの影響を受け、原子番号が大きくなるほど、原子半径、イオン半径が小さくなる。他の元素は族番号が大きくなるにつれ原子半径やイオン半径が増加するが、ランタノイド系列の原子は原子番号が増えても隣の族に移らず3族のままなので、原子番号の増加に伴い原子半径が減少していく事を特にランタノイド収縮と言う。

◆物性

ランタノイドのイオンは色を呈するものが多い。これも4f軌道(上の電子)の影響。ランタノイドの化合物(例:CeCu₂Si₂、CeRu₂Si₂)の中には、フェルミエネルギー上の電子の有効質量が自由電子のものより2,3桁も大きい、重い電子系(Heavy fermion)と呼ばれる性質を持つものがある。

4f、5d、6sなどの外側の軌道は、相対論効果の影響も受ける(例:スピン軌道相互作用←d軌道やf軌道に対して)。

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