Os lantanídeos começaram a ser identificados no final do século XVIII e ao longo do século XIX, principalmente a partir da análise de minerais raros. O primeiro elemento dessa série a ser descoberto foi o cério, em 1803 e pouco depois, o lantânio foi identificado em 1839. Os lantanídeos eram difíceis de separar devido às suas semelhanças químicas, o que dificultava sua identificação e levou a diversas revisões na classificação desses elementos.
À medida que mais lantanídeos eram isolados e suas propriedades estudadas, os químicos começaram a perceber que esses elementos não seguiam o padrão esperado de variação do raio atômico. Normalmente, ao longo de uma mesma série na tabela periódica, o aumento do número atômico leva a um aumento no tamanho do átomo ou a uma leve redução previsível. No entanto, com os lantanídeos, foi observado que o raio atômico diminuía progressivamente de lantânio até lutécio de maneira mais acentuada do que o previsto.
A constatação de que os lantanídeos apresentavam raios atômicos menores do que o esperado foi feita com base em experimentos de difração de raios X e cristalografia, técnicas que permitiam medir o espaçamento entre átomos em sólidos cristalinos. Durante o início do século XX, os cientistas perceberam que os íons lantanídeos tinham tamanhos progressivamente menores à medida que o número atômico aumentava, algo que não ocorria com a mesma intensidade em outras séries de elementos. Isso levou à formulação do conceito de contração dos lantanídeos.
A explicação para esse fenômeno veio com o avanço da teoria eletrônica dos átomos. Nos lantanídeos, os elétrons adicionais são acomodados no orbital 4f, que está mais interno em comparação aos orbitais 5d e 6s. No entanto, os orbitais f têm uma baixa capacidade de blindagem da carga nuclear, ou seja, não conseguem reduzir de forma eficaz a atração que o núcleo exerce sobre os elétrons mais externos. Como consequência, a carga nuclear efetiva sentida pelos elétrons da camada de valência aumenta ao longo da série, puxando os elétrons para mais perto do núcleo e reduzindo o tamanho do átomo.
O aumento no número de prótons no núcleo dos lantanídeos intensifica a força de atração sobre os elétrons. Em elementos com elétrons distribuídos em orbitais mais externos e com boa blindagem eletrônica, essa força efetiva não se manifesta de maneira tão intensa. No entanto, como os elétrons dos orbitais f não conseguem bloquear a atração nuclear de maneira eficaz, os elétrons mais externos experimentam uma força de atração crescente à medida que o número de prótons aumenta. Esse efeito faz com que os lantanídeos apresentem um encolhimento progressivo do raio atômico, resultando na chamada contração dos lantanídeos.
O conceito de contração dos lantanídeos foi proposto por Niels Bohr em 1923, no contexto do desenvolvimento da estrutura eletrônica dos átomos. Bohr, ao estudar os espectros e a configuração eletrônica dos lantanídeos, percebeu que a ocupação dos orbitais 4f explicava o fenômeno do raio atômico menor do que o esperado.
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