Atómbygging sjaldgæfra jarðefnaoxíðs

Atómbygging sjaldgæfra jarðar frumefna má tákna með 4fx5d16s2, þar sem x er á bilinu 0 til 14. Eftir að sjaldgæf jörð frumefni umbreytast úr málmum í jón, umlykur ytri hlið 4f sporbrautarinnar rafeindaskýið 5s25p6, missir 6s2 rafeindir og 5d1 eða 4f missir eina rafeind, myndar rafeindabyggingu 4fx5s25p6. Í sjaldgæfum jarðmálmum mynda 6s rafeindir og 5d ​​rafeindir leiðnibönd, en 4f rafeindir eru staðbundnar innan atómsins. Staðsetning og ófullkomin fylling þessara 4f rafeinda mun endurspeglast í ýmsum eðliseiginleikum þeirra.
4f rafeindirnar eru staðsettar í innri lotubrautunum og 5s25p6 rafeindaskýið hefur verndandi áhrif á þær. Rýmið fyrir 4f svigrúm til að lengja er mjög lítið, þannig að þeir verða fyrir minni áhrifum af kristöllunarsviði, bindilsviði osfrv; Þvert á móti er víxlverkunin milli snúnings þess (MS) og sporbrautar (ML) marktæk, sem leiðir til tengingar milli ff rafeindasvigrúmsins L og snúnings S, sem veldur því að E4f klofnar í mörg undirlög orkustigs með smámun, hvert um sig. þar af samsvarar litrófsliði 2s+1L.
Gildi sjaldgæfra jarðefnaþátta hefur mörg gildisástand og það eru breytileg gildisáhrif. Cerium, samarium, europium og önnur efnasambönd hafa atómgildi 3, 4, eða samvist 2 og 3, og breytingar á þessum atómgildum eru ýmist mjög hraðar eða mjög hægar, sem er mjög athyglisvert. Sjaldgæfar jarðarjónir hafa hátt raforkuverð, stóra geisla og eru næmar fyrir skautun. Því hærri sem skautunarstyrkurinn er, því meiri er brotstuðullinn. Í keramiklitarefnum er hár brotstuðull sjaldgæfra jarðarjóna notaður til að gera skreytingarmyndir bjartar og litríkar. Í samanburði við venjuleg gljáalitarefni hafa litarefni með viðbættum sjaldgæfum jarðefnum dekkri lit.
Sjaldgæf jörð frumefni frá La til Lu eru hætt við að missa {{0}}s rafeindir, 1 5d rafeind eða 4f rafeind og mynda þrígildar katjónir (4fx5s25p6). Þess vegna eru flest oxíð sjaldgæfra jarðefna frumefna Ln2O3. Að auki eru 4f0, 4f7 og 4f14 (að fullu tóm, að hluta til, að fullu fyllt) rafeindafyrirkomulag lanthaníðþátta tiltölulega stöðugt og jónir með þessa burðargerð eru yfirleitt litlausar.