Різниця між лантанідами і актинідами

Елементи групуються в блоки та стовпці залежно від їх хімічних властивостей. Елементи з подібністю за хімічним складом та властивостями розміщуються в межах проксимальних стовпців або подібних блоків. Блок f, розташований в нижній частині більшості елементів Періодичної таблиці елементів, складається з лантанідів та актинідів. Спільними для цих елементів є частково заповнені або повністю зайняті оболонки. Їх називають "внутрішнім перехідним рядом".

Лантаніди

Йоган Галодін виявив лантаніди в 1794 році, коли вивчав чорний мінерал під назвою галодоніт. Лантаніди складаються з елементів між барієм і гафнієм і, як правило, позначаються як "рідкоземельні метали". Ці метали сріблясто-білі та рясні в земній корі, легші - рясніші. Більшість запасів лантанідів можна знайти в Китаї та надходити в іонні руди з південних провінцій Китаю. Основні джерела - це батнасит (Ln FCO3), монацит (Ln, Th) PO4 та ксенотим (Y, Ln) PO4. Після вилучення основних джерел лантаніди відокремлюються від інших домішок шляхом хімічного поділу, фракційної кристалізації, методів іонообміну та вилучення розчинника. Комерційно вони використовуються для виробництва надпровідників, автомобільних деталей та магнітів. Вони, як правило, нетоксичні і не повністю засвоюються організмом людини.

Електронна конфігурація

Зазвичай лантаніди є тривалентними, за кількома винятками. 4f електронів лежать всередині до зовнішніх тривалентних електронів. Через свою стійку структуру, коли з'єднання утворюється, воно не бере участі в будь-якому хімічному зв’язку, що робить його процес поділу складним. Конфігурація електронів 4f надає магнітну та оптичну поведінку елементів лантанідів. Це причина, по якій він може бути використаний в катодно-променевих трубах. Інші валентні конфігурації для лантаноїдів є чотиривалентними та двовалентними конфігураціями. Чотиривалентними лантанідами є церій, прасеодим і тербій. Двовалентними лантанідами є самарій, європій та іттербій.

Хімічні властивості

Лантаніди диференціюються тим, як вони реагують з повітрям через процес окислення. Важкі лантаніди, такі як гадоліній, скандій та ітрій, реагують повільніше, ніж легші лантаніди. Існує структурна відмінність оксидного продукту, що утворюється з лантанідів. Важкі лантаніди утворюють кубічну модифікацію, середні лантаніди утворюють моноклінічну фазу, а легкі лантаніди для гексагональної оксидної структури. Через це легкі лантаніди повинні зберігатися в атмосфері інертного газу, щоб запобігти швидкому окисленню.

Складне утворення

Іони лантанідів мають високі заряди, що нібито сприяє утворенню комплексів. Однак окремі іони мають великі розміри порівняно з іншими перехідними металами. Через це вони не утворюють комплексів легко. У водних розчинах вода є сильнішим лігандом, ніж амін; отже, комплекси з амінами не утворюються. Деякі стійкі комплекси можуть утворюватися із СО, CN та металоорганічною групою. Стабільність кожного комплексу опосередковано пропорційна іонним радіусам іона лантаніду.

Актиніди

Актиніди - це радіоактивні хімічні елементи, які займають f блок періодичної таблиці елементів. У цій групі є 15 елементів, від актинії до законренію (атомний номер 89-103). Більшість цих елементів є техногенними. Через радіоактивність популярні елементи цієї групи, уран та плутоній використовувались для вибухонебезпечної війни як атомна зброя. Це токсичні хімічні речовини, які виділяють промені, які виробляють рак і руйнування тканин. Після поглинання вони мігрують в кістковий мозок і заважають функції мозку виробляти кров. Через радіоактивність їхні електронні рівні менш зрозумілі порівняно з лантанідами.

Хімічні властивості

Актиніди мають кілька станів окислення. Тривалентними актинідами є актиній, уран через ейнстеїній. Вони кристалоподібні і схожі на лантаніди. Чотиривалентними актинідами є торій, проктактиній, уран, нептуній, плутоній та беркелій. Вони вільно реагують у водних розчинах, на відміну від лантанідів. Порівняно з лантанідами актиніди мають п’ятивалентний, шестивалентний та гептавалентний окислювальний стан. Це дозволяє утворити вищі стани окислення за рахунок видалення периферично розташованих електронів у конфігурації 5f.

Складне утворення

Актиніди є високо радіоактивними і мають сильну схильність до утворення складних реакцій. Через нестабільні ізотопи деякі актиніди утворюються природним шляхом при радіоактивному розпаді. Це актиній, торій, проктактиній та уран. У цих процесах загнивання токсичні промені. Актиніди здатні до ядерного поділу, вивільняючи величезну кількість енергії та зайвих нейтронів. Ця ядерна реакція є життєво важливою для створення складних ядерних реакцій. Актиніди легко окислюються. Потрапивши до повітря, вони запалюються, роблячи їх ефективними вибуховими речовинами.

Підсумок

Лантанід та актиніди лежать у безпосередній близькості до таблиці періодичних елементів. Вони обидва внутрішні перехідні метали, які мають суттєві відмінності. Лантаніди заповнюють орбіталі 4f і, як правило, нетоксичні для людини. Актиніди, з іншого боку, заповнюють орбіталі 5f і є високотоксичними, викликаючи різні захворювання, якщо їх випадково вживати. Актиніди мають різні стани окислення, починаючи від двовалентних до гепавалентних станів окислення. Вони легко окислюються і запалюються, роблячи їх ефективними елементами у створенні атомних бомб. З іншого боку, лантаніди комерційно використовуються для автомобільних деталей, надпровідників та магнітів. Актиніди є високорадіоактивними і мають підвищену схильність до складних реакцій. Навпаки, лантаніди мають стабільну електронну конфігурацію і не піддаються складним реакціям.