Die ähnlichen chemischen Eigenschaften der Seltenen Erden
rühren daher, daß in dieser
Reihe des Periodensystems die innere 4f-Elektronenschale aufgefüllt
wird, die Zahl der äusseren Valenzelektronen jedoch unverändert bleibt.
Die 4f-Elektronen sind stark an den Kern gebunden, von den acht
5s
5p
Elektronen und den Valenzelektronen der 5d-
und 6s-Schale abgeschirmt und spielen deshalb nur eine geringe
Rolle bei der chemischen Bindung. Abbildung 
zeigt die relative, radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit
der äußeren Elektronenschalen
für den Fall von atomarem Gadolinium [Ell 72].
Figure: Äußere relative, radiale Aufenthaltswahrscheinlichkeit P(r)
der Elektronenschalen in atomarem Gd.
bezeichnet den Wigner-Seitz
Radius für Gd im metallischen Zustand [Ell 72].
Im metallischen Zustand überlappen die atomaren Wellenfunktionen
der 5d- und 6s-Elektronen benachbarter Gitterplätze sehr stark
(siehe Wigner-Seitz Radius in Abb. )
und bilden so ein relativ breites s-d Leitungsband.
Die 4f-Elektronen zeigen keinen Überlapp der Wellenfunktionen,
bleiben nahe am Kern lokalisiert und sind der Ursprung des
Magnetismus der Seltenen Erden.
In erster Näherung verhalten sie sich wie die
eines freien Ions, dessen Grundzustand durch die Hundschen Regeln
gegeben ist.
Die starke Russell-Saunders (LS- bzw. Spin-Bahn-) Kopplung
liefert geringe magnetische Momente 
für die Gruppe der leichten Seltenen Erden mit 
und große magnetische Momente
für die schweren Seltenen Erden mit 
.
Tabelle gibt eine Übersicht der magnetischen Eigenschaften
der Seltenen Erden. Angegeben sind totales Bahn-, Spin- und
Gesamtdrehmoment L, S, J des Grundzustands, der Landé-Faktor
der Russel-Saunders Kopplung
theoretischer Wert
und experimentell bestimmter Wert 
des Sättigungsmoments
für die Elemente mit ferromagnetisch geordnetem Grundzustand
.
Im Bereich hoher Temperaturen zeigen die Seltenen-Erd-Metalle ein nahezu ideales Curie-Weiss-Verhalten mit der paramagnetischen Suszeptibilität:
N ist dabei die Anzahl der Atome pro Volumeneinheit,
das effektive, paramagnetische Moment und
die paramagnetische Curie-Temperatur
.
Tabelle vergleicht die theoretischen mit den experimentell
bestimmten Werten.
Ebenso aufgefürt sind
der de Gennes-Faktor
und die ferromagnetische Ordnungstemperatur 
.
Table: Magnetische Eigenschaften der Seltenen Erden
(Näherung freier Ionen) [Leg 80]