Lantaniidide ja aktiniidide erinevus

Elemendid rühmitatakse plokkideks ja veergudeks vastavalt nende keemilistele omadustele. Keemilise koostise ja omadustega sarnased elemendid paigutatakse proksimaalsetesse veergudesse või sarnastesse plokkidesse. F-plokk, mis asub elementide perioodilise tabeli kõige alumises osas, koosneb lantaniididest ja aktiniididest. Nendele elementidele ühine on osaliselt täidetud või täielikult hõivatud ümbris. Neid nimetatakse sisemise ülemineku seeriaks.

Lantaniidid

Johann Galodin avastas lantaniidid 1794. aastal, kui ta uuris musta mineraali nimega galodoniit. Lantaniidid koosnevad elementidest baariumi kuni hafniumi vahel ja neid tähistatakse tavaliselt haruldaste muldmetallidena. Need metallid on hõbevalged ja maapõues leidub ohtralt, heledamad on aga rikkalikumad. Suurema osa lantaniidivarudest võib leida Hiinast ja need tulevad ioonsete maakidena Hiina lõunaprovintsidest. Peamised allikad on bastnasiit (Ln FCO3), monosiit (Ln, Th) PO4 ja ksenotime (Y, Ln) PO4. Pärast peamiste allikate ekstraheerimist eraldatakse lantaniidid muudest lisanditest keemilise eraldamise, fraktsioneeriva kristallimise, ioonvahetusmeetodite ja lahustiga ekstraheerimise teel. Kaubanduslikult kasutatakse neid ülijuhtide, autoosade ja magnetide tootmiseks. Need on üldiselt mittetoksilised ja inimkeha ei imendu täielikult.

Elektrooniline konfiguratsioon

Üldiselt on lantaniidid kolmevalentsed, väheste eranditega. 4f elektronid asuvad välimiste kolmevalentsete elektronide sisemuses. Stabiilse struktuuri tõttu ei võta see ühendi moodustumisel kunagi kaasa keemilisi sidemeid, muutes selle eraldamise protsessi keeruliseks. 4f-elektronkonfiguratsioon tagab lantaniidielementide magnetilise ja optilise käitumise. See on põhjus, miks seda saab kasutada elektronkiiretorudes. Muud lantaniidide valentskonfiguratsioonid on nelja- ja kahevalentsed konfiguratsioonid. Neljavalentsed lantaniidid on tseerium, praseodüüm ja terbium. Kahevalentsed lantaniidid on samarium, europium ja ytterbium.

Keemilised omadused

Lantaniidid eristuvad sellest, kuidas nad oksüdeerimise käigus õhuga reageerivad. Rasked lantaniidid nagu gadoliinium, skandium ja ütrium reageerivad aeglasemalt kui kergemad lantaniidid. Lantaniididest moodustunud oksiidproduktiga on struktuurne erinevus. Rasked lantanoidid moodustavad kuubikujulise modifikatsiooni, keskmised lantaniidid moodustavad monokliinilise faasi ja kerged lantaniidid heksagonaalse oksiidstruktuuri saamiseks. Seetõttu tuleks kergeid lantaniide säilitada inertgaasi keskkonnas, et vältida selle kiiret oksüdeerumist.

Kompleksne moodustumine

Lantaniidioonidel on suured laengud, mis väidetavalt soosib komplekside moodustumist. Kuid üksikute ioonide suurus on teiste siirdemetallidega võrreldes suur. Seetõttu ei moodusta nad hõlpsalt komplekse. Vesilahustes on vesi tugevamaks ligandiks kui amiin; seetõttu ei moodustu amiinidega komplekse. Mitu stabiilset kompleksi võib moodustada CO, CN ja metallorgaaniliste rühmadega. Iga kompleksi stabiilsus on kaudselt võrdeline lantaniidiooni ioonraadiustega.

Aktiniidid

Aktiniidid on radioaktiivsed keemilised elemendid, mis hõivavad elementide perioodilise tabeli f-lause. Selles rühmas on 15 elementi aktiiniumist seadusrentsiumini (aatomnumber 89-103). Enamik neist elementidest on inimese loodud. Radioaktiivsuse tõttu oli selle rühma populaarseid elemente, uraani ja plutooniumi, kasutatud aatomirelvana plahvatusohtlikes sõjapidamistes. Need on mürgised kemikaalid, mis kiirgavad kiirgust ja põhjustavad vähki ning kudede hävimist. Pärast imendumist rändavad nad luuüdi ja häirivad vere tootmist luuüdis. Radioaktiivsuse tõttu on nende elektroonilised tasemed vähem mõistetavad kui lantaniidid.

Keemilised omadused

Aktiniididel on mitu oksüdatsiooni. Kolmevalentsed aktiniidid on aktiinium, uraan läbi einsteiniumi. Need on kristallsarnased ja sarnased lantaniididega. Neljavalentsed aktiniidid on toorium, protaktiinium, uraan, neptuunium, plutoonium ja berkelium. Erinevalt lantaniididest reageerivad need vesilahustes vabalt. Võrreldes lantaniididega on aktiniididel penvalentsed, kuuevalentsed ja heptavalentsed oksüdatsioonijõud. See võimaldab kõrgemate oksüdatsiooniseisundite moodustumist perifeerselt paiknevate elektronide eemaldamise teel 5f konfiguratsioonis.

Kompleksne moodustumine

Aktiniidid on väga radioaktiivsed ja neil on tugev kalduvus keerukate reaktsioonide tekkeks. Ebastabiilsete isotoopide tõttu moodustuvad mõned aktiniidid looduslikult radioaktiivse lagunemise teel. Nendeks on aktiinium, toorium, protaktiinium ja uraan. Nendes lagunevates protsessides mürgised kiired. Aktiniidid on võimelised tuuma lõhustuma, vabastades tohutul hulgal energiat ja lisa neutroneid. See tuumareaktsioon on ülioluline keerukate tuumareaktsioonide loomisel. Aktiniidid on kergesti oksüdeeruvad. Pärast kokkupuudet õhuga süttivad nad tõhusaks lõhkeaineks.

Kokkuvõte

Lantaniid ja aktiniidid asuvad perioodiliste elementide tabelis vahetus läheduses. Nad on mõlemad sisemised siirdemetallid, millel on olulisi erinevusi. Lantaniidid täidavad 4f orbitaale ja on üldiselt inimestele mittetoksilised. Teisest küljest täidavad aktinoidid 5f orbitaale ja on juhusliku tarbimise korral väga toksilised ja põhjustavad mitmesuguseid haigusi. Aktiniididel on erinevad oksüdatsiooniseisundid, ulatudes kahevalentsest kuni heptavalentse oksüdatsiooni olekuni. Need oksüdeeruvad ja süttivad, muutes need tõhusateks elementideks aatomipommide loomisel. Lantaniide kasutatakse seevastu kaubanduslikult autoosade, ülijuhtide ja magnetide jaoks. Aktiniidid on väga radioaktiivsed ja neil on suurenenud kalduvus keerukate reaktsioonide läbimiseks. Seevastu on lantaniididel stabiilne elektrooniline konfiguratsioon ja need ei läbi kergesti keerulisi reaktsioone.