Razlika med lantanidi in aktinidi

Elementi so razvrščeni v bloke in stolpce glede na njihove kemijske lastnosti. Elementi s podobnostjo po kemični sestavi in ​​lastnostih so postavljeni v proksimalne stebre ali podobne bloke. Blok f, ki se nahaja na večini dna elementov periodične tabele, je sestavljen iz lantanidov in aktinidov. Skupni tem elementom so delno napolnjene ali popolnoma zasedene lupine. Imenujejo jih "notranje prehodne serije".

Lanthanidi

Johann Galodin je lantanide odkril leta 1794, ko je preučeval črni mineral, imenovan galodonit. Lanthanidi so sestavljeni iz elementov med barijem do hafnijem in so na splošno označeni kot "redke zemeljske kovine". Te kovine so srebrno bele in jih obilimo znotraj zemeljske skorje, lažje pa so obilnejše. Večino zalog lantanidov najdemo na Kitajskem in prihajajo v ionske rude iz kitajskih južnih provinc. Glavni viri so Bastnasite (Ln FCO3), Monazit (Ln, Th) PO4 in Xenotime (Y, Ln) PO4. Po ekstrakciji za glavne vire se lantanidi ločijo od drugih nečistoč s kemičnim ločevanjem, frakcijsko kristalizacijo, ionskimi izmenjavami in ekstrakcijo topila. Komercialno se uporabljajo za proizvodnjo superprevodnikov, avtomobilskih delov in magnetov. Na splošno so nestrupene in jih človeško telo ne absorbira v celoti.

Elektronska konfiguracija

Na splošno so lantanidi trivalentni, z nekaj izjemami. 4f elektronov leži v notranjosti do zunanjih trivalentnih elektronov. Ko se spojina tvori, zaradi svoje stabilne strukture ne sodeluje v nobeni kemični vezi, zato je njen postopek ločevanja izziv. Konfiguracija elektronov 4f daje magnetno in optično vedenje lantanidnih elementov. To je razlog, zakaj se lahko uporablja v katodnih ceveh. Druge valenčne konfiguracije za lantanide so štirivalentne in dvovalentne konfiguracije. Kvatrivalentni lantanidi so cerij, prazeodimij in terbij. Dvovalentni lantanidi so samarij, europij in itterbij.

Kemijske lastnosti

Lanthanidi se razlikujejo po tem, kako reagirajo z zrakom skozi proces oksidacije. Težki lantanidi, kot so gadolinij, skandij in itrij, reagirajo počasneje kot lažji lantanidi. Z oksidovim produktom, ki nastane iz lantanidov, obstaja strukturna razlika. Težki lantanidi tvorijo kubično modifikacijo, srednji lantanidi tvorijo monoklinično fazo in lahki lantanidi za strukturo šesterokotnega oksida. Zaradi tega je treba svetlobo lantanidov hraniti v atmosferi inertnega plina, da preprečimo hitro oksidacijo.

Kompleksna tvorba

Lantanidni ioni imajo visoke naboje, kar naj bi favoriziralo tvorbo kompleksov. Vendar imajo posamezni ioni veliko velikost v primerjavi z drugimi prehodnimi kovinami. Zaradi tega ne tvorijo kompleksov zlahka. V vodnih raztopinah je voda močnejši ligand kot amin; zato kompleksi z amini ne nastajajo. Nekateri stabilni kompleksi se lahko tvorijo s CO, CN in organometalno skupino. Stabilnost vsakega kompleksa je posredno sorazmerna z ionskim polmerom lantanidnega iona.

Aktinidi

Aktinidi so radioaktivni kemični elementi, ki zasedajo blok periodične tabele elementov. V tej skupini je 15 elementov, od aktinija do zakonrencija (atomska številka 89-103). Večino teh elementov ustvarja človek. Zaradi svoje radioaktivnosti so bili priljubljeni elementi te skupine, uran in plutonij uporabljeni za eksplozivno vojsko kot atomsko orožje. To so strupene kemikalije, ki oddajajo žarke, ki proizvajajo raka in uničenje tkiv. Ko se absorbirajo, se selijo v kostni mozeg in motijo ​​delovanje možganov, da proizvajajo kri. Zaradi radioaktivnosti je njihova elektronska raven v primerjavi z lantanidi manj razumljiva.

Kemijske lastnosti

Aktinidi imajo več oksidacijskih stanj. Trivalentni aktinidi so aktinij, uran skozi einsteinium. So kristalno podobni in so podobni lantanidom. Kvatrivalentni aktinidi so torij, protaktinij, uran, neptunij, plutonij in berkelij. Te prosto reagirajo v vodnih raztopinah, za razliko od lantanidov. V primerjavi z lantanidi imajo aktinidi petavalentno, heksavalentno in heptavalentno oksidacijsko stanje. To omogoča tvorbo višjih oksidacijskih stanj z odstranitvijo obrobno lociranih elektronov v konfiguraciji 5f.

Kompleksna tvorba

Aktinidi so zelo radioaktivni in imajo močno nagnjenost k tvorjenju kompleksnih reakcij. Nekateri aktinidi se zaradi svojih nestabilnih izotopov tvorijo naravno z radioaktivnim razpadom. To so aktinij, torij, protaktinij in uran. V teh procesih propadajo strupeni žarki. Aktinidi so sposobni jedrske cepitve, sproščajo ogromne količine energije in odvečnih nevtronov. Ta jedrska reakcija je bistvenega pomena pri ustvarjanju zapletenih jedrskih reakcij. Aktinidi so lahko oksidativni. Ko so izpostavljeni zraku, se vžgejo in s tem postanejo učinkovito eksplozivnost.

Povzetek

Lanthanid in aktinidi se nahajajo v neposredni bližini tabele periodičnih elementov. Obe sta kovinski notranji prehod, ki imata pomembne razlike. Lanthanidi zapolnjujejo 4f orbitale in so na splošno nestrupeni za človeka. Aktinidi na drugi strani zapolnjujejo 5f orbitale in so, če jih po nesreči zaužijemo, zelo strupeni in povzročajo različne bolezni. Aktinidi imajo različna oksidacijska stanja, od dvovalentnih do heptavalentnih oksidacijskih stanj. Z lahkoto oksidirajo in vžgejo, zaradi česar so učinkoviti elementi pri ustvarjanju atomske bombe. Po drugi strani se lantanidi komercialno uporabljajo za avtomobilske dele, superprevodnike in magnete. Aktinidi so zelo radioaktivni in imajo povečano nagnjenost k kompleksnim reakcijam. V nasprotju s tem imajo lantanidi stabilno elektronsko konfiguracijo in niso zlahka podvrženi kompleksnim reakcijam.