Különbség a lantanidok és az aktinidek között

Az elemeket kémiai tulajdonságaik alapján blokkokba és oszlopokba csoportosítják. A kémiai összetételben és tulajdonságokban hasonló elemeket a közeli oszlopokba vagy hasonló blokkokba helyezzük. Az periódusos rendszer alsó részén található f blokk lantanidokból és aktinidekből áll. Ezekre az elemekre jellemző, hogy részben kitöltött vagy teljesen elfoglalt f héj. „Belső átmeneti sorozatnak” hívják őket.

Lantanidák

Johann Galodin 1794-ben fedezte fel a lantanidokat, amikor egy galodonit nevű fekete ásványt tanulmányozott. A lantanidok elemei a bárium és a hafnium között vannak, és általában „ritkaföldfémeknek” minősülnek. Ezek a fémek ezüstfehér és a földkéregben gazdagok, a könnyebbek pedig bőségesek. A lantanidkészletek többsége Kínában található, és ionos ércben érkeznek Kína déli tartományaiból. Fő források a bastnaszit (Ln FCO3), a monazit (Ln, Th) PO4 és a Xenotime (Y, Ln) PO4. A fő forrásokból történő extrahálás után a lantanidokat kémiai elválasztással, frakcionált kristályosítással, ioncserélő módszerekkel és oldószeres extrakcióval választják el az egyéb szennyeződésektől. Kereskedelmi szempontból szupravezetők, autóalkatrészek és mágnesek előállítására használják. Általában nem mérgezőek, és az emberi test nem szívja fel teljesen.

Elektronikus konfiguráció

Általában a lantanidok - kivéve néhány kivételt - háromértékűek. A 4f elektronok a külső háromvalens elektronok belsejében fekszenek. Stabil szerkezete miatt, amint a vegyület képződik, nem vesz részt semmilyen kémiai kötésben, így az elválasztási folyamata kihívást jelent. A 4f elektronkonfiguráció biztosítja a lantanid elemek mágneses és optikai viselkedését. Ez az oka annak, hogy felhasználható a katódsugárcsövekben. A lantanidok egyéb vegyértékkonfigurációi négy- és kétértékű konfigurációk. A négyértékű lantanidok a cérium, a prazeodímium és a terbium. Divalens lantanidok a szamárium, az európium és az ütterbium.

Kémiai tulajdonságok

A lantanidokat megkülönböztetik attól, hogyan reagálnak a levegővel az oxidációs folyamat során. A nehéz lantanidok, például a gadolínium, a szkandium és az ittrium lassabban reagálnak, mint a könnyebb lantanidok. Strukturális különbség van a lantanidokból képződött oxidtermékkel. A nehéz lantanidok képezik a köbös modifikációt, a középső lantanidok a monoklinikus fázist, a könnyű lantanoidok pedig a hatszögletű oxid szerkezetét. Emiatt a könnyű lantanidokat inert gáz atmoszférában kell tárolni, hogy megakadályozzák a gyors oxidációt.

Komplex kialakulás

A lantanid-ionok magas töltéssel rendelkeznek, ami állítólag a komplexek kialakulását támogatja. Az egyes ionok azonban más átmeneti fémekkel összehasonlítva nagyok. Emiatt nem képeznek könnyen komplexeket. Vízoldatokban a víz erősebb ligand, mint az amin; ennélfogva nem képződnek komplexek aminokkal. Néhány stabil komplex képződhet CO, CN és fémorganikus csoportokkal. Az egyes komplexek stabilitása közvetett módon arányos a lantanidion ion sugaraival.

aktinidek

Az aktinidek radioaktív kémiai elemek, amelyek elfoglalják az elemek periodikus táblázata f blokkját. Ebben a csoportban 15 elem található, az aktiniumtól a lawrenciumig (atomszám 89-103). Ezen elemek többsége ember alkotta. Radioaktivitása miatt ennek a csoportnak a népszerû elemeit, az uránt és a plutóniumot robbanásveszélyes hadviseléshez használták atomfegyverként. Ezek mérgező vegyi anyagok, amelyek sugárzást bocsátanak ki, ami rákot és szöveti pusztulást okoz. A felszívódás után a csontvelőbe vándorolnak, és akadályozzák a csontvelő vérképző funkcióját. Radioaktivitásuk miatt elektronikus szintjük kevésbé érthető, mint a lantanidoké.

Kémiai tulajdonságok

Az aktinideknek több oxidációs állapota van. A háromértékű aktinidok aktinium, urin és einteinium. Kristályszerűek és hasonlóak a lantanidokhoz. Négyértékű aktinidok: torium, protaktinium, urán, neptunium, plutónium és berkelium. Ezek a vizes oldatokban szabadon reagálnak, ellentétben a lantanidokkal. A lantanidokkal összehasonlítva az aktinideknek penvalens, hat vegyértékű és heptavalens oxidációs állapota van. Ez lehetővé teszi a magasabb oxidációs állapotok kialakítását a periférián elhelyezkedő elektronok eltávolításával az 5f konfigurációban.

Komplex kialakulás

Az aktinidok nagyon radioaktívak és erősen hajlamosak komplex reakciók kialakulására. Instabil izotópjai miatt egyes aktinidek természetesen radioaktív bomlás útján alakulnak ki. Ezek aktinium, tórium, protaktinium és urán. Ezekben a lebomló folyamatokban mérgező sugarak. Az aktinidák képesek atommaghasadásra, hatalmas mennyiségű energiát és extra neutronokat szabadítanak fel. Ez a nukleáris reakció elengedhetetlen az összetett nukleáris reakciók kialakításához. Az aktinidok könnyen oxidálódnak. A levegőbe kerülve meggyulladnak, és hatékony robbanóanyagokká válnak.

összefoglalás

A lantanid és az aktinidák a periódusos elemek táblázatának közvetlen közelében fekszenek. Mindkettő belső átmeneti fémek, amelyekben jelentős különbségek vannak. A lantanidok kitöltik a 4f pályát, és általában nem toxikusak az emberekre. Az aktinidek viszont kitöltenek 5f körüli pályákat és rendkívül mérgezőek, és véletlenszerű fogyasztásuk során különféle betegségeket okoznak. Az aktinidek változatos oxidációs állapotokat mutatnak, két- és heptavalens oxidációs állapotoktól kezdve. Könnyen oxidálódnak és meggyulladnak, és hatékony elemekké válnak az atombombák létrehozásában. A lantánidokat viszont kereskedelemben használják autóalkatrészekhez, szupravezetőkhöz és mágnesekhez. Az aktinidek nagyon radioaktívak és megnövekedett hajlandóságot mutatnak komplex reakciókra. Ezzel szemben a lantanidok stabil elektronikus konfigurációval rendelkeznek, és nem mennek át könnyen komplex reakciók.