Struktur atom oksida nadir bumi

Struktur atom unsur nadir bumi boleh diwakili oleh 4fx5d16s2, di mana x berjulat dari 0 hingga 14. Selepas unsur nadir bumi berubah daripada logam kepada ion, bahagian luar orbital 4f masih mengelilingi awan elektron 5s25p6, kehilangan 6s2 elektron dan 5d1 atau 4f kehilangan satu elektron, membentuk struktur elektronik 4fx5s25p6. Dalam logam nadir bumi, elektron 6s dan elektron 5d membentuk jalur konduksi, manakala elektron 4f disetempat dalam atom. Penyetempatan dan pengisian tidak lengkap elektron 4f ini akan dicerminkan dalam pelbagai sifat fizikalnya.
Elektron 4f terletak dalam orbital atom dalam, dan awan elektron 5s25p6 mempunyai kesan perisai pada mereka. Ruang untuk memanjang orbital 4f adalah sangat kecil, jadi ia kurang dipengaruhi oleh medan penghabluran, medan ligan, dsb; Sebaliknya, interaksi antara putaran (MS) dan orbitalnya (ML) adalah ketara, mengakibatkan gandingan antara orbital elektron ff L dan putaran S, menyebabkan E4f berpecah kepada banyak sublapisan tahap tenaga dengan sedikit perbezaan, setiap satu. daripadanya sepadan dengan istilah spektrum 2s+1L.
Valensi unsur nadir bumi mempunyai beberapa keadaan valens dan terdapat kesan valens berubah-ubah. Serium, samarium, europium, dan sebatian lain mempunyai valens atom 3, 4, atau kewujudan bersama 2 dan 3, dan perubahan dalam valens atom ini sama ada sangat cepat atau sangat perlahan, yang sangat menarik perhatian. Ion nadir bumi mempunyai harga elektrik yang tinggi, jejari yang besar, dan terdedah kepada polarisasi. Semakin tinggi kekuatan polarisasi, semakin besar indeks biasannya. Dalam pigmen seramik, indeks biasan tinggi ion nadir bumi digunakan untuk menjadikan imej hiasan terang dan berwarna-warni. Berbanding dengan pigmen sayu biasa, pigmen dengan unsur nadir bumi tambahan mempunyai warna yang lebih gelap.
Unsur nadir bumi dari La ke Lu terdedah kepada kehilangan elektron {{0}}, elektron 1 5d, atau elektron 4f, membentuk kation trivalen (4fx5s25p6). Oleh itu, kebanyakan oksida unsur nadir bumi ialah Ln2O3. Selain itu, susunan elektron 4f0, 4f7, dan 4f14 (kosong sepenuhnya, terisi separa, terisi penuh) bagi unsur lantanida adalah agak stabil, dan ion dengan jenis struktur ini secara amnya tidak berwarna.