Атомска структура оксида ретких земаља

Атомска структура реткоземних елемената може бити представљена са 4фк5д16с2, где се к креће од 0 до 14. Након што се ретки земљани елементи трансформишу из метала у јоне, спољна страна 4ф орбитале и даље окружује облак електрона 5с25п6, губећи 6с2 електрона и 5д1 или 4ф губећи један електрон, формирајући електронску структуру 4фк5с25п6. У металима ретких земаља, 6с електрони и 5д електрони формирају проводне траке, док су 4ф електрони локализовани унутар атома. Локализација и непотпуно попуњавање ових 4ф електрона ће се одразити у њиховим различитим физичким својствима.
4ф електрони се налазе у унутрашњим атомским орбиталама, а облак електрона 5с25п6 на њих има заштитни ефекат. Простор за ширење 4ф орбитала је веома мали, тако да на њих мање утичу кристализационо поље, поље лиганда, итд; Напротив, интеракција између његовог спина (МС) и орбитале (МЛ) је значајна, што резултира спрегом између фф електронске орбитале Л и спина С, узрокујући да се Е4ф подели на много подслојева нивоа енергије са малим разликама, сваки од којих одговара спектралном члану од 2с+1Л.
Валенција реткоземних елемената има вишеструка валентна стања и постоји променљиви валентни ефекат. Церијум, самаријум, европијум и друга једињења имају атомске валенце 3, 4 или коегзистенцију 2 и 3, а промене у овим атомским валенцијама су или изузетно брзе или веома споре, што је веома привлачно. Јони ретких земаља имају високе цене електричне енергије, велике радијусе и подложни су поларизацији. Што је јачина поларизације већа, то је већи индекс преламања. У керамичким пигментима, високи индекс преламања јона ретких земаља се користи да би украсне слике биле светле и шарене. У поређењу са обичним пигментима за глазуру, пигменти са додатком реткоземних елемената имају тамнију боју.
Елементи ретких земаља од Ла до Лу су склони губитку {{0}}с електрона, 1 5д електрона или 4ф електрона, формирајући тровалентне катјоне (4фк5с25п6). Дакле, већина оксида реткоземних елемената је Лн2О3. Поред тога, 4ф0, 4ф7 и 4ф14 (потпуно празан, делимично попуњен, потпуно попуњен) електронски распоред елемената лантанида је релативно стабилан, а јони са овим структурним типом су генерално безбојни.