Ero lantanidien ja aktinidien välillä
Share
Elementit on ryhmitelty lohkoihin ja sarakkeisiin niiden kemiallisista ominaisuuksista riippuen. Elementit, joilla on samankaltainen kemiallinen koostumus ja ominaisuudet, sijoitetaan proksimaalisiin sarakkeisiin tai vastaaviin lohkoihin. F-lohko, joka sijaitsee jaksollisen elementtien alaosassa, koostuvat lantanideista ja aktinideista. Näille elementeille yhteinen on osittain täytetty tai täysin käytössä oleva kuori. Niitä kutsutaan ”sisäiseksi siirtymäsarjaksi”.
lantanidit
Johann Galodin löysi lantanidit vuonna 1794 tutkiessaan mustaa mineraalia, nimeltään galodoniitti. Lantanidit koostuvat elementteistä bariumin ja hafniumin välillä, ja niitä nimitetään yleensä ”harvinaisiksi maametalliksi”. Nämä metallit ovat hopeanvalkoisia ja runsaasti maankuoressa, kevyempiä on runsaammin. Suurin osa lantanidivarannoista löytyy Kiinasta, ja ne tulevat ionimaisiksi malmeiksi Kiinan eteläisistä maakunnista. Tärkeimmät lähteet ovat bastnasiitti (Ln FCO3), mononatsiitti (Ln, Th) PO4 ja ksenotime (Y, Ln) PO4. Pääasiallisten lähteiden uuttamisen jälkeen lantanidit erotetaan muista epäpuhtauksista kemiallisilla erotuksilla, fraktioidulla kiteyttämisellä, ioninvaihtomenetelmillä ja uuttamalla liuotin. Kaupallisesti niitä käytetään suprajohteiden, autoosien ja magneettien tuottamiseen. Ne eivät yleensä ole myrkyllisiä, eikä ihmisen elimistö absorboi niitä täysin.
Sähköinen kokoonpano
Yleensä lantanidit ovat trivalentteja, muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta. 4f elektronit sijaitsevat sisäpuolella kolmenarvoisiin elektroneihin. Vakaan rakenteensa vuoksi, kun yhdiste on muodostettu, se ei osallistu mihinkään kemialliseen sitoutumiseen, mikä tekee sen erotteluprosessista haastavan. 4f-elektronikonfiguraatio antaa aikaan lantanidielementtien magneettisen ja optisen käyttäytymisen. Tästä syystä sitä voidaan käyttää katodisädeputkissa. Muut lantanidien valenssikonfiguraatiot ovat nelinarvoisia ja kaksiarvoisia konfiguraatioita. Neliarvoisia lantanideja ovat cerium, praseodyymi ja terbium. Divalentteja lantanideja ovat samarium, europium ja ytterbium.
Kemiallisia ominaisuuksia
Lantanidit erotellaan sen mukaan, miten ne reagoivat ilman kanssa hapetusprosessin kautta. Raskaat lantanidit, kuten gadolinium, skandium ja yttrium, reagoivat hitaammin kuin kevyemmät lantanidit. Lantanideista muodostuvan oksidituotteen kanssa on rakenteellinen ero. Raskaat lantanidit muodostavat kuutiomodifikaation, keskimääräiset lantanidit muodostavat monokliinisen faasin ja kevyet lantanidit heksagonaalisen oksidirakenteen muodostamiseksi. Tämän takia kevyitä lantanideja tulisi varastoida inertin kaasun ilmakehässä sen nopean hapettumisen estämiseksi.
Monimutkainen muodostuminen
Lantanidi-ioneilla on korkeat varaukset, mikä väitetään suosivan kompleksien muodostumista. Yksittäisillä ioneilla on kuitenkin suuri koko verrattuna muihin siirtymämetalleihin. Tämän vuoksi ne eivät muodosta komplekseja helposti. Vesiliuoksissa vesi on voimakkaampi ligandi kuin amiini; siksi komplekseja amiinien kanssa ei muodostu. Jotkut stabiilit kompleksit voidaan muodostaa CO-, CN- ja organometalliryhmien kanssa. Kunkin kompleksin stabiilisuus on epäsuorasti verrannollinen lantanidi-ionin ionisäteisiin.
aktinidien
Aktinidit ovat radioaktiivisia kemiallisia alkuaineita, jotka vievät alkujaksojen taulukon f-lohkon. Tässä ryhmässä on 15 alkuainetta aktiniumista lakrensiumiin (atominumero 89-103). Suurin osa näistä elementeistä on ihmisen tekemiä. Radioaktiivisuuden takia tämän ryhmän suosittuja elementtejä, uraania ja plutoniumia oli käytetty räjähtävään sodankäyntiin atomiaseina. Nämä ovat myrkyllisiä kemikaaleja, jotka lähettävät säteitä, jotka aiheuttavat syöpää ja kudosten tuhoamista. Imeytymisen jälkeen ne muuttuvat luuytimeen ja häiritsevät luuytimen toimintaa tuottamaan verta. Radioaktiivisuutensa vuoksi niiden elektroniset tasot ovat vähemmän ymmärrettyjä verrattuna lantanideihin.
Kemiallisia ominaisuuksia
Aktinideilla on useita hapetustiloja. Kolmenarvoisia aktinideja ovat aktinium, uraani einsteiniumin kautta. Ne ovat kidemaisia ja samanlaisia kuin lantanidit. Neliarvoisia aktinideja ovat torium, protaktinium, uraani, neptunium, plutonium ja berkelium. Nämä reagoivat vapaasti vesiliuoksissa, toisin kuin lantanidit. Lantanideihin verrattuna aktinideilla on viisiarvoinen, kuusiarvoinen ja heptavalentti hapetustila. Tämä sallii korkeampien hapetustilojen muodostumisen poistamalla kehällä sijaitsevat elektronit 5f-konfiguraatiossa.
Monimutkainen muodostuminen
Aktinidit ovat erittäin radioaktiivisia ja niillä on vahva taipumus muodostaa monimutkaisia reaktioita. Epästabiilien isotooppiensa vuoksi jotkut aktinidit muodostuvat luonnostaan radioaktiivisen hajoamisen kautta. Näitä ovat aktinium, torium, protactinium ja uraani. Näissä hajoavissa prosesseissa myrkylliset säteet. Aktinidit kykenevät ydinfissioon, vapauttaen valtavia määriä energiaa ja ylimääräisiä neutroneja. Tämä ydinreaktio on elintärkeä monimutkaisten ydinreaktioiden luomisessa. Aktinidit hapettuvat helposti. Kun he joutuvat alttiiksi ilmalle, ne syttyvät tekemällä niistä tehokkaita räjähteitä.
Yhteenveto
Lantanidi ja aktinidit sijaitsevat jaksollisten elementtien taulukossa lähellä. Ne ovat molemmat sisäisiä siirtymämetalleja, joilla on merkittäviä eroja. Lantanidit täyttävät 4f: n kiertoradat ja ovat yleensä myrkyttömiä ihmisille. Aktinidit puolestaan täyttävät 5f: n kiertoradat ja ovat erittäin myrkyllisiä aiheuttaen erilaisia sairauksia, jos ne vahingossa kulutetaan. Aktinideilla on ollut erilaisia hapetustiloja divalenssista heptavalenteihin hapetustiloihin. Ne hapettuvat helposti ja sytyttävät tekemällä niistä tehokkaita elementtejä atomipommien luomisessa. Lantanideja käytetään toisaalta kaupallisesti autojen osiin, suprajohteisiin ja magneetteihin. Aktinidit ovat erittäin radioaktiivisia ja niillä on lisääntynyt taipumus läpikäydä monimutkaisia reaktioita. Sitä vastoin lantanideilla on vakaa elektroninen konfiguraatio, eikä niihin käy helposti läpi monimutkaisia reaktioita.
