Lanthanidy a aktinidy

Prvky jsou seskupeny do bloků a sloupců v závislosti na jejich chemických vlastnostech. Prvky s podobností v chemickém složení a vlastnostech jsou umístěny v proximálních sloupcích nebo podobných blocích. Blok f, umístěný ve spodní části periodické tabulky prvků, se skládá z lanthanidů a aktinidů. Společné pro tyto prvky jsou částečně vyplněné nebo plně obsazené. Jsou nazýváni "přechodovými sériemi".

Lanthanidy

Johann Galodin objevil lanthanidy v roce 1794, když studoval černý minerál nazývaný galodonit. Lanthanidy se skládají z prvků mezi baryátem a hafnium a jsou obecně označovány jako, Äúrare earth metals '. Tyto kovy jsou stříbřitě bílé a hojné v zemské kůře, přičemž lehčí jsou hojnější. Většina rezerv lanthanidu se nachází v Číně a přichází v iontových rudách z jižních provincií Číny. Hlavní zdroje jsou Bastnasite (Ln FCO3), Monazite (Ln, Th) PO4 a Xenotime (Y, Ln) PO4. Po extrakci hlavních zdrojů jsou lanthanidy odděleny od ostatních nečistot chemickými separacemi, frakční krystalizací, metodami iontové výměny a extrakcí rozpouštědlem. Komerčně se používají k výrobě supravodičů, automobilových dílů a magnetů. Jsou obecně netoxické a nejsou plně absorbovány lidským tělem.

Elektronická konfigurace

Obecně platí, že lanthanidy jsou trojmocné, s několika výjimkami. 4f elektrony leží uvnitř vnějších trojmocných elektronů. Vzhledem ke své stabilní struktuře, jakmile je sloučenina vytvořena, nezúčastňuje se žádné chemické vazby, což způsobuje, že její separační proces je náročný. Konfigurace 4f elektronu zajišťuje magnetické a optické chování prvků lanthanidu. To je důvod, proč může být použit v katodové trubici. Jiné konfigurace valence pro lanthanoidy jsou čtyřnásobné a divalentní konfigurace. Čtyřnásobné lanthanidy jsou cerium, praseodymium a terbium. Divalentní lanthanidy jsou samarium, europium a ytterbium.

Chemické vlastnosti

Lanthanidy se odlišují tím, jak reagují se vzduchem procesem oxidace. Těžké lanthanidy, jako je gadolinium, skandium a yttrium, reagují pomaleji než lehčí lanthanidy. Existuje strukturální rozdíl s oxidovým produktem vytvořeným z lanthanidů. Těžké lanthanidy tvoří kubickou modifikaci, střední lanthanidy tvoří monoklinickou fázi a lehké lanthanidy pro hexagonální strukturu oxidu. Z tohoto důvodu je třeba lehké lanthanidy uchovávat v atmosféře inertního plynu, aby se zabránilo rychlé oxidaci.

Tvorba komplexu

Lanthanidové ionty mají vysoké náboje, které údajně podporují tvorbu komplexů. Avšak jednotlivé ionty mají ve srovnání s jinými přechodnými kovy velkou velikost. Kvůli tomu se snadno nevytvářejí komplexy. Ve vodních roztocích je voda silnější ligand než amin; proto nejsou vytvořeny komplexy s aminy. Některé stabilní komplexy mohou být vytvořeny s CO, CN a organokovovou skupinou. Stabilita každého komplexu je nepřímo úměrná iontovému polomu iontů lanthanidu.

Actinidy

Actinidy jsou radioaktivní chemické prvky, které zabírají f blok pravidelné tabulky prvků. V této skupině existuje 15 prvků, od aktinia po legerncium (atomové číslo 89-103). Většina těchto prvků je člověkem. Díky své radioaktivitě byly oblíbené prvky této skupiny, uran a plutonium, používány jako výbušné bojování jako atomové zbraně. Jedná se o toxické chemikálie, které vydávají paprsky, které produkují rakovinu a destrukci tkání. Jakmile jsou absorbovány, migrují do kostní dřeně a zasahují do funkce dřeně k tvorbě krve. Vzhledem k jejich radioaktivitě jsou jejich elektronické úrovně méně srozumitelné ve srovnání s lanthanidy.

Chemické vlastnosti

Aktinidy mají několik oxidačních stavů. Trivalentní aktinidy jsou aktinium, uran přes einsteinium. Jsou krystalické a jsou podobné lanthanidům. Quadrivalentní aktinidy jsou thoria, protactinium, uran, neptunium, plutonium a berkelium. Tyto látky volně reagují ve vodných roztocích, na rozdíl od lanthanidů. Ve srovnání s lanthanidy mají aktinidy pentavalentní, hexavalentní a heptavalentní oxidační stavy. To umožňuje vytvoření vyšších oxidačních stavů odstraněním periferně umístěných elektronů v konfiguraci 5f.

Tvorba komplexu

Actinidy jsou vysoce radioaktivní a mají silný sklon k vytváření komplexních reakcí. Kvůli nestabilním izotopům se některé aktinidy vytvářejí přirozeně radioaktivním rozkladem. Jedná se o aktinium, thorium, protactinium a uran. V těchto rozkládajících se procesech se jedná o toxické paprsky. Actinidy jsou schopny jaderného štěpení, uvolňují masivní množství energie a extra neutrony. Tato jaderná reakce je životně důležitá při vytváření složitých jaderných reakcí. Actinidy jsou snadno oxidovatelné. Jakmile jsou vystaveny působení vzduchu, zapálí je tím, že jsou účinnými výbušninami.

souhrn

Lanthanid a aktinidy leží v těsné blízkosti tabulky periodických prvků. Jsou to jak vnitřní přechodné kovy, které mají významné rozdíly. Lanthanidy vyplňují orbity 4f a jsou obecně netoxické pro člověka. Actinidy, na druhé straně, naplní 5f orbitaly a jsou velmi toxické, což způsobuje různé nemoci, pokud jsou náhodně spotřebovávány. Aktinidy mají různé oxidační stavy v rozmezí od dvojmocné až heptavalentní oxidační stavy.Oni se snadno oxidují a vznítí a činí tak účinnými prvky při vytváření atomových bomb. Lanthanidy jsou na druhé straně komerčně využívány pro díly automobilů, supravodiče a magnety. Actinidy jsou vysoce radioaktivní a mají zvýšenou náchylnost podrobit se komplexním reakcím. Naproti tomu lanthanidy mají stabilní elektronickou konfiguraci a nekomplikují složité reakce.