Разница между лантаноидами и актинидами

Элементы сгруппированы в блоки и столбцы в зависимости от их химических свойств. Элементы схожего по химическому составу и свойствам размещаются внутри проксимальных столбцов или подобных блоков. Блок f, расположенный в самой нижней части Периодической таблицы элементов, состоит из лантаноидов и актинидов. Общим для этих элементов являются частично заполненные или полностью занятые оболочки. Они называются «внутренними переходными рядами»..

Лантаноиды

Иоганн Голодин открыл лантаноиды в 1794 году, когда он изучал черный минерал, называемый галодонит. Лантаниды состоят из элементов от бария до гафния и обычно обозначаются как «редкоземельные металлы». Эти металлы серебристо-белые и в изобилии в земной коре, а более легкие - в изобилии. Большая часть запасов лантаноидов находится в Китае и поступает в виде ионных руд из южных провинций Китая. Основными источниками являются бастназит (Ln FCO3), монацит (Ln, Th) PO4 и Xenotime (Y, Ln) PO4. После экстракции для основных источников лантаноиды отделяются от других примесей путем химического разделения, фракционной кристаллизации, ионообменных методов и экстракции растворителем. Коммерчески они используются для производства сверхпроводников, автомобильных деталей и магнитов. Они, как правило, нетоксичны и не полностью усваиваются организмом человека..

Электронная конфигурация

Как правило, лантаноиды являются трехвалентными, за некоторыми исключениями. 4f электроны лежат внутри внешних трехвалентных электронов. Из-за своей стабильной структуры после образования соединения оно не участвует в каких-либо химических связях, что затрудняет процесс его разделения. Электронная конфигурация 4f придает магнитное и оптическое поведение лантаноидным элементам. По этой причине его можно использовать в электронно-лучевых трубках. Другие валентные конфигурации для лантаноидов представляют собой четырехвалентные и двухвалентные конфигурации. Четырехвалентными лантаноидами являются церий, празеодим и тербий. Двухвалентными лантаноидами являются самарий, европий и иттербий.

Химические свойства

Лантаноиды различаются тем, как они реагируют с воздухом в процессе окисления. Тяжелые лантаноиды, такие как гадолиний, скандий и иттрий, реагируют медленнее, чем более легкие лантаноиды. Существует структурная разница с оксидным продуктом, образованным из лантаноидов. Тяжелые лантаноиды образуют кубическую модификацию, средние лантаноиды образуют моноклинную фазу, а легкие лантаноиды - гексагональную оксидную структуру. Из-за этого лантаноиды должны храниться в атмосфере инертного газа, чтобы предотвратить его быстрое окисление..

Комплексное формирование

Ионы лантаноидов имеют высокие заряды, что предположительно способствует образованию комплексов. Однако отдельные ионы имеют большие размеры по сравнению с другими переходными металлами. Из-за этого они не образуют комплексы легко. В водных растворах вода является более сильным лигандом, чем амин; следовательно, комплексы с аминами не образуются. Некоторые стабильные комплексы могут образовываться с CO, CN и металлоорганической группой. Стабильность каждого комплекса косвенно пропорциональна ионным радиусам лантаноид-иона.

Актиниды

Актиниды - это радиоактивные химические элементы, которые занимают блок периодической таблицы элементов. В этой группе 15 элементов, от актиния до лоуренсия (атомный номер 89-103). Большинство из этих элементов созданы человеком. Из-за своей радиоактивности популярные элементы этой группы, уран и плутоний, использовались для взрывной войны в качестве атомного оружия. Это токсичные химические вещества, которые испускают лучи, которые вызывают рак и разрушение тканей. После поглощения они мигрируют в костный мозг и нарушают функцию костного мозга по производству крови. Из-за их радиоактивности их электронные уровни менее понятны по сравнению с лантаноидами.

Химические свойства

Актиниды имеют несколько степеней окисления. Трехвалентные актиниды представляют собой актиний, уран и эйнштейний. Они похожи на кристаллы и похожи на лантаноиды. К четырехвалентным актинидам относятся торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний и берклий. Они свободно реагируют в водных растворах, в отличие от лантаноидов. По сравнению с лантаноидами актиниды имеют пятивалентное, шестивалентное и гептовалентное окисление. Это позволяет формировать более высокие степени окисления посредством удаления периферически расположенных электронов в конфигурации 5f..

Комплексное формирование

Актиниды высоко радиоактивны и имеют сильную склонность к образованию сложных реакций. Из-за нестабильных изотопов некоторые актиноиды образуются естественным путем в результате радиоактивного распада. Это актиний, торий, протактиний и уран. В этих разлагающихся процессах появляются токсичные лучи. Актиниды способны к ядерному делению, выделяя огромное количество энергии и дополнительных нейтронов. Эта ядерная реакция жизненно важна для создания сложных ядерных реакций. Актиниды легко окисляются. Оказавшись на воздухе, они воспламеняются, превращая их в эффективные взрывчатые вещества..

Резюме

Лантаноид и актиниды находятся в непосредственной близости в таблице периодических элементов. Они оба являются внутренними переходными металлами, которые имеют существенные различия. Лантаниды заполняют 4f орбитали и, как правило, не токсичны для человека. Актиниды, с другой стороны, заполняют 5f орбиталей и очень токсичны, вызывая различные заболевания при случайном употреблении. Актиниды имеют различные степени окисления в диапазоне от двухвалентных до гептовалентных состояний окисления. Они легко окисляются и воспламеняются, что делает их эффективными элементами при создании атомных бомб. Лантаниды, с другой стороны, коммерчески используются для автомобильных деталей, сверхпроводников и магнитов. Актиниды очень радиоактивны и имеют повышенную склонность подвергаться сложным реакциям. В отличие от этого, лантаноиды имеют стабильную электронную конфигурацию и не подвергаются сложным реакциям..