Sự khác biệt giữa Lanthanides và Actinides

Các yếu tố được nhóm thành các khối và cột tùy thuộc vào tính chất hóa học của chúng. Các yếu tố có sự tương đồng về thành phần hóa học và tính chất được đặt trong các cột gần hoặc các khối tương tự. Khối f, nằm ở phần dưới cùng của Bảng tuần hoàn các nguyên tố được cấu tạo từ lanthanides và actinide. Phổ biến cho các yếu tố này được lấp đầy một phần hoặc chiếm toàn bộ vỏ f. Chúng được gọi là loạt chuyển tiếp bên trong.

Lanthanides

Johann Galodin đã phát hiện ra lanthanides vào năm 1794 khi ông đang nghiên cứu một khoáng chất đen có tên là galodonite. Lanthanides bao gồm các nguyên tố giữa Barium đến Hafnium và thường được chỉ định là kim loại đất hiếm Hồi giáo. Những kim loại này có màu trắng bạc và có nhiều trong lớp vỏ trái đất, với những loại nhẹ hơn thì phong phú hơn. Phần lớn trữ lượng lanthanide có thể được tìm thấy ở Trung Quốc và có trong quặng ion từ các tỉnh phía Nam của Trung Quốc. Các nguồn chính là Bastnasite (Ln FCO3), Monazite (Ln, Th) PO4 và Xenotime (Y, Ln) PO4. Sau khi chiết xuất cho các nguồn chính, lanthanide được tách ra khỏi các tạp chất khác thông qua việc tách hóa học, kết tinh phân đoạn, phương pháp trao đổi ion và chiết bằng dung môi. Về mặt thương mại, chúng được sử dụng để sản xuất chất siêu dẫn, phụ tùng xe hơi và nam châm. Chúng thường không độc hại và không được cơ thể con người hấp thụ hoàn toàn.

Cấu hình điện tử

Nói chung, lanthanides là hóa trị ba, với một vài ngoại lệ. Các electron 4f nằm bên trong các electron hóa trị ba bên ngoài. Do cấu trúc ổn định của nó, một khi hợp chất được hình thành, nó không tham gia vào bất kỳ liên kết hóa học nào, khiến quá trình phân tách của nó trở nên khó khăn. Cấu hình electron 4f cho thấy các hành vi từ tính và quang học của các nguyên tố lanthanide. Đây là lý do tại sao nó có thể được sử dụng trong các ống tia âm cực. Các cấu hình hóa trị khác cho lanthanide là cấu hình bậc bốn và hóa trị hai. Lanthanide bốn đối thủ là cerium, praseodymium và terbium. Lanthanides hóa trị hai là samarium, europium và ytterbium.

Tính chất hóa học

Lanthanides được phân biệt với cách chúng phản ứng với không khí thông qua quá trình oxy hóa. Các lanthanide nặng như gadolinium, scandium và yttri phản ứng chậm hơn so với lanthanide nhẹ hơn. Có một sự khác biệt về cấu trúc với sản phẩm oxit được hình thành từ lanthanides. Lanthanide nặng tạo thành sự biến đổi hình khối, lanthanide giữa tạo thành pha đơn sắc và lanthanide nhẹ cho cấu trúc oxit lục giác. Do đó, lanthanide nhẹ nên được lưu trữ trong môi trường khí trơ để ngăn nó khỏi quá trình oxy hóa nhanh.

Hình thành phức tạp

Các ion Lanthanide có điện tích cao, được cho là ủng hộ sự hình thành các phức chất. Tuy nhiên, các ion riêng lẻ có kích thước lớn so với các kim loại chuyển tiếp khác. Bởi vì điều này, chúng không tạo thành phức tạp dễ dàng. Trong dung dịch nước, nước là phối tử mạnh hơn amin; do đó phức chất với các amin không được hình thành. Một số phức hợp ổn định có thể được hình thành với CO, CN và nhóm organometallic. Độ ổn định của mỗi phức chất tỷ lệ thuận với bán kính ion của ion lanthanide.

Actinide

Actinide là các nguyên tố hóa học phóng xạ chiếm khối f của bảng tuần hoàn các nguyên tố. Có 15 nguyên tố trong nhóm này, từ Actinium đến lawrencium (số nguyên tử 89-103). Hầu hết các yếu tố này là do con người tạo ra. Do tính phóng xạ của nó, các nguyên tố phổ biến của nhóm này, uranium và plutonium đã được sử dụng cho chiến tranh bùng nổ làm vũ khí nguyên tử. Đây là những hóa chất độc hại phát ra tia gây ung thư và phá hủy mô. Sau khi được hấp thụ, chúng di chuyển đến tủy xương và can thiệp vào chức năng của tủy để tạo máu. Do tính phóng xạ của chúng, mức độ điện tử của chúng ít được hiểu hơn so với lanthanides.

Tính chất hóa học

Actinide có nhiều trạng thái oxy hóa. Actinide hóa trị ba là Actinium, uranium thông qua einsteinium. Chúng giống như tinh thể và tương tự như lanthanides. Actinide bốn đối thủ là thorium, protactinium, uranium, neptunium, plutonium và berkelium. Chúng phản ứng tự do trong dung dịch nước, không giống như lanthanides. So với lanthanide, Actinide có trạng thái oxy hóa pentavalent, hexavalent và heptavalent. Điều này cho phép hình thành các trạng thái oxy hóa cao hơn thông qua việc loại bỏ các electron nằm ở ngoại vi trong cấu hình 5f.

Hình thành phức tạp

Actinide có tính phóng xạ cao và có xu hướng mạnh mẽ để hình thành các phản ứng phức tạp. Do các đồng vị không ổn định của nó, một số actinide được hình thành tự nhiên do sự phân rã phóng xạ. Đó là Actinium, thorium, protactinium và uranium. Trong các quá trình phân rã, các tia độc hại. Actinide có khả năng phân hạch hạt nhân, giải phóng một lượng lớn năng lượng và thêm neutron. Phản ứng hạt nhân này là quan trọng trong việc tạo ra các phản ứng hạt nhân phức tạp. Actinide dễ bị oxy hóa. Một khi tiếp xúc với không khí, chúng đốt cháy khiến chúng trở thành chất nổ hiệu quả.

Tóm lược

Lanthanide và Actinides nằm rất gần nhau trong Bảng các yếu tố định kỳ. Chúng đều là kim loại chuyển tiếp bên trong, có sự khác biệt đáng kể. Lanthanides lấp đầy quỹ đạo 4f và thường không độc hại đối với con người. Actinides, mặt khác, lấp đầy quỹ đạo 5f và có độc tính cao gây ra các bệnh khác nhau nếu vô tình tiêu thụ. Actinide có các trạng thái oxy hóa khác nhau, từ trạng thái oxy hóa hóa trị hai đến heptavalent. Chúng dễ dàng oxy hóa và đốt cháy làm cho chúng trở thành những yếu tố hiệu quả trong việc tạo ra bom nguyên tử. Mặt khác, Lanthanides được sử dụng thương mại cho các bộ phận xe hơi, chất siêu dẫn và nam châm. Actinide có tính phóng xạ cao và có xu hướng gia tăng để trải qua các phản ứng phức tạp. Ngược lại, lanthanide có cấu hình điện tử ổn định và không dễ dàng trải qua các phản ứng phức tạp.