Rozdiel medzi lanthanidmi a aktinidmi

Prvky sú zoskupené do blokov a stĺpcov v závislosti od ich chemických vlastností. Prvky s podobnosťou chemického zloženia a vlastností sú umiestnené v proximálnych stĺpcoch alebo podobných blokoch. Blok f, ktorý sa nachádza v najspodnejšej časti periodickej tabuľky prvkov, sa skladá z lanthanidov a aktinidov. Spoločným znakom týchto prvkov je čiastočne vyplnená alebo úplne obsadená škrupina. Nazývajú sa „séria vnútorného prechodu“.

lantanoidy

Johann Galodin objavil lanthanidy v roku 1794, keď študoval čierny minerál zvaný galodonit. Lanthanidy sa skladajú z prvkov medzi báriom a hafiom a všeobecne sa označujú ako „kovy vzácnych zemín“. Tieto kovy sú strieborne biele a bohaté v zemskej kôre, pričom ľahšie sú hojnejšie. Väčšina zásob lantanoidov sa nachádza v Číne a prichádza v iónových rudách z južných provincií Číny. Hlavnými zdrojmi sú Bastnasite (Ln FCO3), Monazite (Ln, Th) PO4 a Xenotime (Y, Ln) PO4. Po extrakcii pre hlavné zdroje sa lanthanidy oddeľujú od ostatných nečistôt pomocou chemickej separácie, frakčnej kryštalizácie, metód iónovej výmeny a extrakcie rozpúšťadlom. Komerčne sa používajú na výrobu supravodičov, automobilových súčiastok a magnetov. Všeobecne sú netoxické a nie sú úplne absorbované ľudským telom.

Elektronická konfigurácia

Vo všeobecnosti sú lanthanidy až na pár výnimiek trojmocné. 4f elektróny ležia vo vnútri vonkajších trojmocných elektrónov. Vďaka svojej stabilnej štruktúre sa po vytvorení zlúčeniny nezúčastňuje na žiadnom chemickom viazaní, čo sťažuje jej separačný proces. 4f elektrónová konfigurácia prepožičiava magnetické a optické správanie lantanoidových prvkov. To je dôvod, prečo môže byť použitý v katódových trubiciach. Ďalšie valenčné konfigurácie pre lantanoidy sú kvadrivalentné a dvojmocné konfigurácie. Quadrivalentné lantanoidy sú cér, prazeodým a terbium. Dvojmocnými lantanoidmi sú samárium, europium a ytterbium.

Chemické vlastnosti

Lanthanidy sa rozlišujú podľa toho, ako reagujú so vzduchom v procese oxidácie. Ťažké lantanoidy, ako je gadolínium, skandium a ytrium, reagujú pomalšie ako ľahšie lantanidy. Štrukturálny rozdiel je v porovnaní s oxidovým produktom vytvoreným z lantanoidov. Ťažké lantanoidy tvoria kubickú modifikáciu, stredné lantanoidy tvoria monoklinickú fázu a ľahké lantanoidy pre hexagonálnu oxidovú štruktúru. Z tohto dôvodu by sa ľahké lantanoidy mali skladovať v atmosfére inertného plynu, aby sa zabránilo rýchlej oxidácii.

Komplexná formácia

Lanthanidové ióny majú vysoké náboje, čo pravdepodobne podporuje tvorbu komplexov. Jednotlivé ióny však majú veľkú veľkosť v porovnaní s inými prechodnými kovmi. Z tohto dôvodu netvoria komplexy ľahko. Vo vodných roztokoch je voda silnejším ligandom než amín; preto sa nevytvárajú komplexy s amínmi. Niektoré stabilné komplexy sa môžu tvoriť s CO, CN a organokovovou skupinou. Stabilita každého komplexu je nepriamo úmerná iónovým polomerom lantanoidového iónu.

actinides

Actinidy sú rádioaktívne chemické prvky, ktoré zaberajú blok f periodickej tabuľky prvkov. V tejto skupine je 15 prvkov, od aktinia po Lawrencium (atómové číslo 89-103). Väčšina týchto prvkov je vytvorená človekom. Kvôli svojej rádioaktivite boli populárne prvky tejto skupiny, urán a plutónium, používané ako výbušné vojny ako atómové zbrane. Sú to toxické chemikálie, ktoré emitujú lúče, ktoré spôsobujú deštrukciu rakoviny a tkanív. Po absorpcii migrujú do kostnej drene a zasahujú do funkcie kostnej drene na produkciu krvi. Vďaka svojej rádioaktivite sú ich elektronické hladiny v porovnaní s lantanoidmi menej pochopené.

Chemické vlastnosti

Actinidy majú viacnásobné oxidačné stavy. Trivalentnými aktinidmi sú aktínium, urán cez einsteinium. Sú podobné kryštálom a sú podobné lantanoidom. Quadrivalentné aktinidy sú tórium, protaktínium, urán, neptunium, plutónium a berkelium. Na rozdiel od lantanoidov voľne reagujú vo vodných roztokoch. V porovnaní s lantanoidmi majú aktinidy pentavalentné, hexavalentné a heptavalentné oxidačné stavy. To umožňuje tvorbu vyšších oxidačných stavov odstránením periférne lokalizovaných elektrónov v konfigurácii 5f.

Komplexná formácia

Actinidy sú vysoko rádioaktívne a majú silný sklon vytvárať komplexné reakcie. Kvôli svojim nestabilným izotopom sa niektoré aktinidy prirodzene tvoria rádioaktívnym rozkladom. Sú to aktinium, tórium, protaktinium a urán. V týchto rozkladných procesoch toxické lúče. Aktinidy sú schopné jadrového štiepenia a uvoľňujú obrovské množstvo energie a extra neutrónov. Táto jadrová reakcia je nevyhnutná pri vytváraní zložitých jadrových reakcií. Aktinidy sú ľahko oxidovateľné. Hneď ako sú vystavené vzduchu, zapaľujú ich, čo z nich robí účinné výbušniny.

zhrnutie

Lanthanid a aktinidy sa nachádzajú v tesnej blízkosti tabuľky periodických prvkov. Sú to vnútorné prechodné kovy, ktoré majú významné rozdiely. Lanthanidy napĺňajú 4f orbitaly a pre človeka sú vo všeobecnosti netoxické. Na druhej strane aktinidy napĺňajú 5f orbitaly a sú veľmi jedovaté a spôsobujú rôzne choroby, ak sa náhodne požijú. Aktinidy majú rôzne oxidačné stavy od dvojmocných po heptavalentné oxidačné stavy. Ľahko oxidujú a zapaľujú, čo z nich robí účinné prvky pri vytváraní atómových bômb. Lanthanidy sa na druhej strane komerčne používajú pre automobilové diely, supravodiče a magnety. Actinidy sú vysoko rádioaktívne a majú zvýšenú tendenciu podstúpiť komplexné reakcie. Naopak, lantanoidy majú stabilnú elektronickú konfiguráciu a nepodliehajú ľahko komplexným reakciám.