Lantanidų ir aktinidų skirtumas

Elementai grupuojami į blokus ir stulpelius, atsižvelgiant į jų chemines savybes. Elementai, kurių cheminė sudėtis ir savybės yra panašūs, dedami proksimalinėse kolonose ar panašiuose blokuose. F blokas, esantis apatinėje periodinės elementų lentelės dalyje, yra sudarytas iš lantanidų ir aktinidų. Šiems elementams būdingas iš dalies užpildytas arba visiškai užimtas apvalkalas. Jie vadinami „vidine perėjimo seka“.

Lantanidai

Johanas Galodinas atrado lantanidus 1794 m., Kai tyrinėjo juodąjį mineralą, vadinamą galodonitu. Lantanidai susideda iš elementų tarp bario ir hafnio ir paprastai yra vadinami „retųjų žemių metalais“. Šie metalai yra sidabriškai balti ir gausu žemės plutoje, o lengvesniųjų gausu. Daugumą lantanido atsargų galima rasti Kinijoje ir jono rūdos gaunamos iš Kinijos pietinių provincijų. Pagrindiniai šaltiniai yra bastnasitas (Ln FCO3), monazitas (Ln, Th) PO4 ir ksenotime (Y, Ln) PO4. Ekstrahavus pagrindinius šaltinius, lantanidai atskiriami nuo kitų priemaišų cheminiu atskyrimu, frakciniu kristalizavimu, jonų mainų metodais ir ekstrahuojant tirpikliais. Komerciniu būdu jie naudojami superlaidininkams, automobilių dalims ir magnetams gaminti. Paprastai jie nėra toksiški ir nėra visiškai absorbuojami žmogaus organizme.

Elektroninė konfigūracija

Paprastai lantanidai yra trivalentiniai, išskyrus keletą išimčių. 4f elektronai yra vidiniame išoriniame trivalenčiame elektrone. Dėl savo stabilios struktūros, susidarius junginiui, jis nedalyvauja jokiame cheminiame surišime, todėl jo atskyrimo procesas yra sudėtingas. 4f elektronų konfigūracija suteikia lantanido elementų magnetinį ir optinį elgesį. Dėl šios priežasties jis gali būti naudojamas katodinių spindulių vamzdeliuose. Kitos lantanidų valentinės konfigūracijos yra keturvalentės ir dvivalentės konfigūracijos. Keturvalenčiai lantanidai yra ceris, prazeodimis ir terbis. Dvivalentiai lantanidai yra samaris, europiumas ir iterbis.

Cheminės savybės

Lantanidai skiriasi tuo, kaip jie reaguoja su oru oksidacijos proceso metu. Sunkieji lantanidai, tokie kaip gadolinis, skandis ir itris, reaguoja lėčiau nei lengvesni lantanidai. Yra struktūrinis skirtumas su oksido produktu, susidarančiu iš lantanidų. Sunkieji lantanidai sudaro kubinę modifikaciją, viduriniai lantanidai sudaro monoklininę fazę, o lengvieji lantanidai - šešiakampės oksido struktūrai. Dėl to lengvieji lantanidai turėtų būti laikomi inertinių dujų atmosferoje, kad būtų išvengta greito oksidacijos.

Komplekso formavimas

Lantanido jonai turi didelius krūvius, o tai tariamai skatina kompleksų susidarymą. Tačiau atskiri jonai turi didelį dydį, palyginti su kitais pereinamaisiais metalais. Dėl šios priežasties jie nesudaro kompleksų. Vandens tirpaluose vanduo yra stipresnis ligadas nei aminas; taigi nesudaromi kompleksai su aminais. Kai kurie stabilūs kompleksai gali būti sudaryti su CO, CN ir metalo organinėmis grupėmis. Kiekvieno komplekso stabilumas yra netiesiogiai proporcingas lantanido jonų spinduliams.

Aktinidai

Aktinidai yra radioaktyvieji cheminiai elementai, užimantys periodinės elementų lentelės f bloką. Šioje grupėje yra 15 elementų, pradedant aktiniu ir baigiant teisėrenciu (atominis skaičius 89–103). Daugelis šių elementų yra žmogaus sukurti. Dėl savo radioaktyvumo populiarūs šios grupės elementai, uranas ir plutonis buvo naudojami sprogstamajame kare kaip atominiai ginklai. Tai yra toksiškos cheminės medžiagos, išskiriančios spindulius, sukeliančios vėžį ir audinių sunaikinimą. Įsisavinami jie migruoja į kaulų čiulpus ir trikdo čiulpų funkciją gaminti kraują. Dėl radioaktyvumo jų elektroniniai lygiai yra mažiau suprantami, palyginti su lantanidais.

Cheminės savybės

Aktinidai turi keletą oksidacijos būsenų. Trivalentiniai aktinidai yra aktinijus, uranas per einšteiną. Jie yra panašūs į kristalus ir panašūs į lantanidus. Keturvalenčiai aktinidai yra toris, protaktinas, uranas, neptunis, plutonis ir berkelis. Skirtingai nei lantanidai, jie laisvai reaguoja vandeniniuose tirpaluose. Palyginti su lantanidais, aktinidai turi penkiavalentę, šešiavalenčią ir heptavalentišką oksidacijos būsenas. Tai leidžia susidaryti aukštesnėms oksidacijos būsenoms, pašalinant periferiškai esančius elektronus 5f konfigūracijoje.

Komplekso formavimas

Aktinidai yra labai radioaktyvūs ir turi didelę polinkį formuoti sudėtingas reakcijas. Dėl nestabilių izotopų kai kurie aktinidai susidaro natūraliai radioaktyvaus skilimo metu. Tai aktiniumas, toris, protaktinas ir uranas. Šiuose pūvančiuose procesuose nuodingi spinduliai. Aktinidai gali dalintis branduoliu, išskirdami didžiulį energijos kiekį ir papildomus neutronus. Ši branduolinė reakcija yra gyvybiškai svarbi kuriant sudėtingas branduolines reakcijas. Aktinidai lengvai oksiduojasi. Patekę į orą, jie užsidega, todėl jie tampa veiksmingais sprogmenimis.

Santrauka

Lantanidas ir aktinidai yra arti periodinių elementų lentelės. Jie abu yra vidiniai pereinamieji metalai, kurie turi reikšmingų skirtumų. Lantanidai užpildo 4f orbitalės ir paprastai nėra toksiški žmonėms. Kita vertus, aktinidai užpildo 5f orbitalės ir yra labai toksiški, sukeliantys įvairias ligas, jei netyčia suvartojami. Aktinidų oksidacijos būsenos yra įvairios - nuo dvivalentės iki heptavalentinės oksidacijos būsenos. Jie lengvai oksiduojasi ir užsidega, todėl yra veiksmingi elementai kuriant atomines bombas. Kita vertus, lantanidai yra naudojami automobilių dalims, superlaidininkams ir magnetams gaminti. Aktinidai yra labai radioaktyvūs ir padidina polinkį į sudėtingas reakcijas. Priešingai, lantanidai turi stabilią elektroninę konfigūraciją ir lengvai netirpsta.