Verschil tussen lanthaniden en actiniden

Elementen zijn gegroepeerd in blokken en kolommen, afhankelijk van hun chemische eigenschappen. Elementen met gelijkenis in chemische samenstelling en eigenschappen worden geplaatst in proximale kolommen of soortgelijke blokken. Het f-blok, dat zich in het onderste deel van het periodiek systeem van elementen bevindt, bestaat uit lanthaniden en actiniden. Gemeenschappelijk voor deze elementen is gedeeltelijk gevulde of volledig bezette f-schil. Ze worden de "innerlijke overgangsreeksen" genoemd.

lanthaniden

Johann Galodin ontdekte in 1794 lanthaniden toen hij een zwart mineraal bestudeerde dat galodoniet wordt genoemd. Lanthaniden zijn samengesteld uit elementen tussen Barium en Hafnium en worden over het algemeen aangeduid als "zeldzame aardmetalen". Deze metalen zijn zilverwit en overvloedig aanwezig in de aardkorst, met de lichtere die overvloediger zijn. De meerderheid van de lanthanidevoorraden is te vinden in China en komt voor in ionische ertsen uit de zuidelijke provincies van China. De belangrijkste bronnen zijn Bastnasiet (Ln FCO3), Monazite (Ln, Th) PO4 en Xenotime (Y, Ln) PO4. Na extractie voor de belangrijkste bronnen worden lanthaniden gescheiden van andere onzuiverheden door chemische scheidingen, gefractioneerde kristallisatie, ionenuitwisselingsmethoden en oplosmiddelextractie. Commercieel worden ze gebruikt om supergeleiders, auto-onderdelen en magneten te produceren. Ze zijn over het algemeen niet giftig en worden niet volledig door het menselijk lichaam opgenomen.

Elektronische configuratie

Over het algemeen zijn lanthaniden driewaardig, op een paar uitzonderingen na. 4f elektronen liggen binnenin de buitenste trivalente elektronen. Vanwege de stabiele structuur neemt het, eenmaal de verbinding is gevormd, niet deel aan enige chemische binding, waardoor het scheidingsproces uitdagend wordt. De 4f elektronconfiguratie verleent het magnetische en optische gedrag van de lanthanide-elementen. Dit is de reden waarom het kan worden gebruikt in kathodestraalbuizen. Andere valentieconfiguraties voor lanthaniden zijn quadrivalente en tweewaardige configuraties. Quadrivalente lanthaniden zijn cerium, praseodymium en terbium. Divalente lanthaniden zijn samarium, europium en ytterbium.

Chemische eigenschappen

Lanthaniden onderscheiden zich in hoe ze reageren met lucht door het proces van oxidatie. Zware lanthaniden zoals gadolinium, scandium en yttrium reageren langzamer dan lichtere lanthaniden. Er is een structureel verschil met het oxide-product gevormd uit lanthaniden. Zware lanthaniden vormen de kubieke modificatie, middelste lanthaniden vormen de monokliene fase en lichte lanthaniden voor een hexagonale oxidestructuur. Vanwege dit moeten lichte lanthaniden in een atmosfeer van inert gas worden bewaard om te voorkomen dat deze snel oxideren.

Complexe formatie

Lanthanide-ionen hebben hoge ladingen, die zogenaamd de vorming van complexen bevorderen. Individuele ionen hebben echter een grote afmeting in vergelijking met andere overgangsmetalen. Hierdoor vormen ze geen complexen. In wateroplossingen is water een sterker ligand dan amine; daarom worden complexen met aminen niet gevormd. Sommige stabiele complexen kunnen worden gevormd met CO, CN en organometallische groep. De stabiliteit van elk complex is indirect evenredig met de ionische stralen van het lanthanide-ion.

actinides

Actiniden zijn radioactieve chemische elementen die het f-blok van het periodiek systeem der elementen bezetten. Er zijn 15 elementen in deze groep, van actinium tot lawrencium (atoomnummer 89-103). De meeste van deze elementen zijn door de mens gemaakt. Vanwege de radioactiviteit waren populaire elementen van deze groep, uranium en plutonium, gebruikt als explosieve wapens voor atoomwapens. Dit zijn giftige chemicaliën die stralen uitzenden die kanker en weefselvernietiging veroorzaken. Eenmaal opgenomen, migreren ze naar het beenmerg en verstoren ze de functie van het merg om bloed te produceren. Vanwege hun radioactiviteit worden hun elektronische niveaus minder begrepen in vergelijking met lanthaniden.

Chemische eigenschappen

Actiniden hebben meerdere oxidatietoestanden. Trivalente actiniden zijn actinium, uranium via einsteinium. Ze zijn kristalachtig en lijken op lanthaniden. Quadrivalente actiniden zijn thorium, protactinium, uranium, neptunium, plutonium en berkelium. Deze reageren vrij in waterige oplossingen, in tegenstelling tot lanthaniden. Vergeleken met lanthaniden hebben actiniden een vijfwaardige, zeswaardige en heptavalente oxidatietoestanden. Dit maakt de vorming mogelijk van hogere oxidatietoestanden door de verwijdering van perifeer gelegen elektronen in de 5f-configuratie.

Complexe formatie

Actiniden zijn zeer radioactief en hebben een sterke neiging om complexe reacties te vormen. Vanwege zijn onstabiele isotopen worden sommige actiniden van nature gevormd door radioactief verval. Dit zijn actinium, thorium, protactinium en uranium. In deze rottende processen, giftige stralen. Actiniden zijn in staat tot kernsplijting, waardoor enorme hoeveelheden energie en extra neutronen vrijkomen. Deze kernreactie is van vitaal belang bij het creëren van complexe kernreacties. Actiniden zijn gemakkelijk oxideerbaar. Eenmaal blootgesteld aan lucht, ontbranden ze waardoor ze effectieve explosieven worden.

Samenvatting

Lanthanide en actiniden liggen dicht bij elkaar in de tabel met periodieke elementen. Het zijn beide innerlijke transitiemetalen, die aanzienlijke verschillen hebben. Lanthaniden vullen de 4f-orbitalen en zijn in het algemeen niet-toxisch voor mensen. Actiniden vullen daarentegen 5f-orbitalen in en zijn zeer giftig en veroorzaken verschillende ziekten als ze per ongeluk worden geconsumeerd. Actiniden hebben uiteenlopende oxidatietoestanden die variëren van tweewaardige tot heptavalente oxidatietoestanden. Ze oxideren gemakkelijk en ontbranden waardoor ze effectieve elementen worden bij het maken van atoombommen. Lanthaniden daarentegen worden commercieel gebruikt voor auto-onderdelen, supergeleiders en magneten. Actiniden zijn zeer radioactief en hebben een verhoogde neiging om complexe reacties te ondergaan. Daarentegen hebben lanthaniden een stabiele elektronische configuratie en ondergaan ze niet gemakkelijk complexe reacties.