Rozdíl mezi lanthanidy a aktinidy

Prvky jsou seskupeny do bloků a sloupců v závislosti na jejich chemických vlastnostech. Prvky s podobností chemického složení a vlastností jsou umístěny v proximálních sloupcích nebo podobných blocích. Blok f, umístěný v nejspodnější části periodické tabulky prvků, se skládá z lanthanidů a aktinidů. Společné pro tyto prvky jsou částečně naplněné nebo plně obsazené skořápky. Říká se jim „řada vnitřních přechodů“.

Lanthanides

Johann Galodin objevil lanthanidy v roce 1794, když studoval černý minerál zvaný galodonit. Lanthanidy jsou složeny z prvků mezi baryem a hafiem a obecně se označují jako „kovy vzácných zemin“. Tyto kovy jsou stříbřitě bílé a hojné v zemské kůře, přičemž lehčí jsou hojnější. Většina lanthanidových rezerv lze nalézt v Číně a přicházejí v iontových rudách z jižních provincií Číny. Hlavní zdroje jsou Bastnasite (Ln FCO3), Monazite (Ln, Th) PO4 a Xenotime (Y, Ln) PO4. Po extrakci pro hlavní zdroje se lanthanidy oddělí od ostatních nečistot chemickými separacemi, frakční krystalizací, iontovýměnnými metodami a extrakcí rozpouštědlem. Komerčně se používají k výrobě supravodičů, automobilových dílů a magnetů. Obvykle jsou netoxické a nejsou plně absorbovány lidským tělem.

Elektronická konfigurace

Obecně jsou lanthanidy až na několik výjimek trojmocné. 4f elektrony leží uvnitř k vnějším trojmocným elektronům. Díky své stabilní struktuře se po vytvoření sloučeniny neúčastní žádných chemických vazeb, což činí její separační proces náročným. Konfigurace elektronů 4f poskytuje magnetické a optické chování lanthanidových prvků. To je důvod, proč může být použit v katodových trubicích. Další valenční konfigurace pro lanthanidy jsou kvadrivalentní a divalentní konfigurace. Kvadrivalentní lantanoidy jsou cer, praseodym a terbium. Divalentní lanthanidy jsou samarium, europium a ytterbium.

Chemické vlastnosti

Lanthanidy se rozlišují podle toho, jak reagují se vzduchem v procesu 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 oxidovou strukturu. Z tohoto důvodu by se měly lehké lantanidy skladovat v atmosféře inertního plynu, aby se zabránilo rychlé oxidaci.

Složitá formace

Lanthanidové ionty mají vysoké náboje, což pravděpodobně podporuje tvorbu komplexů. Jednotlivé ionty však mají ve srovnání s jinými přechodnými kovy velkou velikost. Z tohoto důvodu netvoří komplexy snadno. Ve vodných roztocích je voda silnějším ligandem než amin; proto se nevytváří komplexy s aminy. Některé stabilní komplexy se mohou tvořit s CO, CN a organokovovou skupinou. Stabilita každého komplexu je nepřímo úměrná iontovým poloměrům lanthanidového iontu.

Actinides

Actinidy jsou radioaktivní chemické prvky, které zabírají blok f periodické tabulky prvků. V této skupině je 15 prvků, od aktinia po Lawrencium (atomové číslo 89-103). Většina z těchto prvků je umělá. Kvůli své radioaktivitě byly populární prvky této skupiny, uran a plutonium, použity pro výbušné války jako atomové zbraně. Jedná se o toxické chemikálie, které emitují paprsky, které způsobují destrukci rakoviny a tkání. Jakmile se vstřebají, migrují do kostní dřeně a narušují funkci dřeně k produkci krve. Vzhledem k jejich radioaktivitě jsou jejich elektronické úrovně ve srovnání s lantanoidy méně srozumitelné.

Chemické vlastnosti

Actinidy mají více oxidačních stavů. Trivalentními aktinidy jsou aktinium, uran prostřednictvím einsteinia. Jsou krystalické a podobné lantanoidům. Kvadrivalentními aktinidy jsou thium, protactinium, uran, neptunium, plutonium a berkelium. Na rozdíl od lanthanidů volně reagují ve vodných roztocích. Ve srovnání s lantanoidy mají aktinidy pentavalentní, hexavalentní a heptavalentní oxidační stavy. To umožňuje vytvoření vyšších oxidačních stavů odstraněním periferně lokalizovaných elektronů v konfiguraci 5f.

Složitá formace

Actinidy jsou vysoce radioaktivní a mají silný sklon k vytváření komplexních reakcí. Kvůli svým nestabilním izotopům se některé aktinidy přirozeně vytvářejí radioaktivním rozpadem. Jedná se o aktinium, thium, protactinium a uran. V těchto rozkladných procesech toxické paprsky. Actinidy jsou schopné jaderného štěpení a uvolňují obrovské množství energie a extra neutronů. Tato jaderná reakce je zásadní při vytváření složitých jaderných reakcí. Actinidy jsou snadno oxidovatelné. Jakmile jsou vystaveni vzduchu, zapálí je a vytvoří z nich efektivní výbušniny.

souhrn

Lanthanid a aktinidy leží v těsné blízkosti tabulky periodických prvků. Jsou to oba vnitřní přechodné kovy, které mají významné rozdíly. Lanthanidy vyplňují 4f orbitaly a jsou obecně pro člověka netoxické. Actinidy naproti tomu vyplňují 5f orbitaly a jsou vysoce toxické a způsobují různé nemoci v případě náhodného požití. Actinidy mají různé oxidační stavy od divalentních po heptavalentní oxidační stavy. Snadno oxidují a zapálí, což z nich činí účinné prvky při vytváření atomových bomb. Lanthanidy se naopak komerčně používají pro automobilové díly, supravodiče a magnety. Actinidy jsou vysoce radioaktivní a mají zvýšenou tendenci podstoupit komplexní reakce. Naproti tomu lanthanidy mají stabilní elektronickou konfiguraci a nepodléhají snadno komplexním reakcím.