Lanthanidit ja Actinidit
Elementit ryhmitellään lohkoiksi ja sarakkeiksi riippuen niiden kemiallisista ominaisuuksista. Elementit, joilla on samanlaisuus kemiallisessa koostumuksessa ja ominaisuuksissa, sijoitetaan proksimaalisiin pylväisiin tai vastaaviin lohkoihin. F-lohko, joka sijaitsee elementtien jaksollisen järjestelmän alimmalla osalla, koostuu lantanideista ja aktinideista. Nämä elementit ovat yhteisiä osittain täytettyinä tai täysin käytössä oleviin f-kuoriin. Niitä kutsutaan "Äúinner transition-sarjaksi".
lantanidit
Johann Galodin löysi lantanidit vuonna 1794, kun hän opiskeli mustaa mineraalia nimeltä galodoniitti. Lanthanidit koostuvat Bariumin ja Hafniumin välisistä elementeistä, ja niitä kutsutaan yleensä nimellä "Äúrare earth metals". Nämä metallit ovat hopeanvalkoisia ja runsaasti maan päällä, kun kevyet ovat runsaampia. Suurin osa lantanidivarannoista löytyy Kiinasta ja tulevat ionisista malmista Kiinasta eteläisissä maakunnissa. Pääasialliset lähteet ovat Bastnasite (Ln FCO3), Monazite (Ln, Th) PO4 ja Xenotime (Y, Ln) PO4. Päälähteiden uuttamisen jälkeen lantanidit erotetaan muista epäpuhtauksista kemiallisten erotusten, fraktiokiteytyksen, ioninvaihtomenetelmien ja liuotinuuttamisen avulla. Kaupallisesti niitä käytetään suprajohtavien, autonosien ja magneettien tuottamiseen. Ne ovat yleensä myrkyttömiä eivätkä ne täysin absorboi ihmiskehoa.
Elektroninen konfigurointi
Yleensä lantanidit ovat kolmiarvoisia, muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta. 4f-elektronit sijaitsevat sisäpuolella kolmiarvoisten elektronien päähän. Stabiilin rakenteensa ansiosta, kun yhdiste muodostuu, se ei osallistu minkään kemiallisen sidoksen suhteen, jolloin sen erottamisprosessi haastaisi. 4f-elektronikonfiguraatio antaa lantanidielementtien magneettiset ja optiset käyttäytymiset. Siksi sitä voidaan käyttää katodisädeputkissa. Muut lantanidien valenssikokoonpanot ovat nelivaiheisia ja kaksivalenssisia kokoonpanoja. Kaksiväriset lantanidit ovat ceriumia, praseodimiumia ja terbiumia. Divalenttiset lantanidit ovat samarium, europium ja ytterbium.
Kemialliset ominaisuudet
Lanthanidit erotellaan sen kanssa, miten ne reagoivat ilman kanssa hapettamisprosessin kautta. Raskas lantanidit, kuten gadolinium, skandium ja yttrium, reagoivat hitaammin kuin kevyet lantanidit. Lantanideista muodostuvasta oksidituotteesta on rakenteellinen ero. Raskas lantanidit muodostavat kuutiomuutoksen, keski-lantanidit muodostavat monokliinisen faasin ja kevyet lantanidit kuusikulmainenoksidirakenteelle. Tästä syystä kevyet lantanidit tulisi varastoida inerttiin kaasutilaan estääkseen sen nopeasta hapettumisesta.
Monimutkainen muodostuminen
Lantanidi-ioneilla on korkeita maksuja, jotka oletettavasti suosivat kompleksien muodostumista. Yksittäisten ionien määrä on kuitenkin suuri verrattuna muihin siirtymämetalleihin. Tästä johtuen ne eivät muodosta helposti komplekseja. Vesiliuoksissa vesi on vahvempi ligandi kuin amiini; joten amiinien kompleksit eivät muodostu. Joitakin stabiileja komplekseja voidaan muodostaa CO: n, CN: n ja organometallisen ryhmän kanssa. Kunkin kompleksin stabiilius on epäsuorasti verrannollinen lantanidi-ionin ionisäteisiin.
aktinidien
Actinidit ovat radioaktiivisia kemiallisia elementtejä, jotka käyttävät elementtien jaksollisen taulukon f-lohkoa. Tässä ryhmässä on 15 elementtiä, jotka ovat peräisin aktiniumista lawrentii- siin (atomi numero 89-103). Suurin osa näistä elementeistä on ihmisen tekemä. Radioaktiivisuutensa vuoksi tämän ryhmän suosittuja elementtejä, uraania ja plutoniumia oli käytetty räjähtävän sodankäynnin kohteena atomisovina. Nämä ovat myrkyllisiä kemikaaleja, jotka tuottavat säteitä, jotka tuottavat syöpä- ja kudosjätettä. Kun ne imeytyvät, ne siirtyvät luuytimeen ja häiritsevät luuytimen toimintaa verin tuottamiseksi. Radioaktiivisuutensa vuoksi niiden elektroniset tasot ovat vähemmän ymmärrettyjä kuin lantanidit.
Kemialliset ominaisuudet
Actinideilla on useita hapettumistiloja. Kolmiarvoiset aktinidit ovat aktinium, uraani einsteiniumin kautta. Ne ovat kiteisiä ja ovat samankaltaisia kuin lantanidit. Quadrivalentti aktinidit ovat torium, protaktinium, uraani, neptunium, plutonium ja berkelium. Ne reagoivat vapaasti vesiliuoksissa, toisin kuin lantanidit. Lantanideihin verrattuna aktinideilla on pentavalenttiset, kuusiarvoiset ja heptavalenttihapetustilat.Tämä sallii korkeampien hapettumistilojen muodostumisen poistamalla perifeerisesti sijoitetut elektronit 5f-konfiguraatiossa.
Monimutkainen muodostuminen
Actinidit ovat erittäin radioaktiivisia ja niillä on voimakas taipumus muodostaa kompleksisia reaktioita. Epästabiilien isotooppiensa vuoksi jotkin aktinidit muodostuvat luonnostaan radioaktiivisen hajoamisen avulla. Nämä ovat aktinium, torium, protaktinium ja uraani. Näissä hajoamisprosesseissa myrkyllisiä säteitä. Actinidit pystyvät ydinfissiota vapauttamaan massiiviset energiamäärät ja lisää neutronit. Tämä ydinreaktio on elintärkeä monimutkaisten ydinreaktioiden luomisessa. Actinidit ovat helposti hapettavissa. Kun ne altistuvat ilmalle, ne syttyvät tekemään niistä tehokkaita räjähteitä.
Yhteenveto
Lanthanidi ja Actinidit ovat läheisessä paikassa aikataulujen taulukossa. Ne ovat sekä sisäisiä siirtymämetalleja, joilla on merkittäviä eroja. Lanthanidit täyttävät 4f-orbitaalit ja ovat yleensä myrkyttömiä ihmisille. Actinidit toisaalta täyttävät 5f-orbitaalit ja ovat erittäin myrkyllisiä aiheuttaen erilaisia sairauksia, jos niitä käytetään vahingossa. Actinideilla on vaihtelevat hapettumistilat, jotka vaihtelevat kaksivalenssista heptavalenttisiin hapetusasteisiin. Ne hapettuvat ja syttyvät helposti, mikä tekee niistä tehokkaita elementtejä atomipommien luomisessa. Toisaalta Lanthanideja käytetään kaupallisesti autojen osissa, suprajohdoissa ja magneeteissa. Actinidit ovat erittäin radioaktiivisia ja niillä on lisääntynyt taipumus käsitellä monimutkaisia reaktioita. Sitä vastoin lantanideilla on vakaa elektroninen konfiguraatio ja ne eivät helposti mene läpi monimutkaisia reaktioita.
