Unterschied zwischen Lanthaniden und Aktiniden

Elemente werden in Blöcken und Spalten gruppiert, abhängig von ihren chemischen Eigenschaften. Elemente mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung und Eigenschaften werden in proximalen Säulen oder ähnlichen Blöcken angeordnet. Der f-Block, der sich am untersten Teil des Periodensystems der Elemente befindet, besteht aus Lanthaniden und Aktiniden. Diesen Elementen gemeinsam sind teilweise oder vollständig besetzt. Sie werden die "innere Übergangsreihe" genannt.

Lanthaniden

Johann Galodin entdeckte 1794 Lanthanoide, als er ein schwarzes Mineral namens Galodonit studierte. Lanthaniden bestehen aus Elementen zwischen Barium und Hafnium und werden allgemein als "Seltenerdmetalle" bezeichnet. Diese Metalle sind silbrig-weiß und reichlich in der Erdkruste vorhanden, wobei die leichteren reichlich vorhanden sind. Die Mehrheit der Lanthanidenreserven kann in China gefunden werden und kommt in Ionenerzen aus Chinas südlichen Provinzen. Hauptquellen sind Bastnasit (Ln FCO3), Monazit (Ln, Th) PO4 und Xenotim (Y, Ln) PO4. Nach Extraktion für die Hauptquellen werden Lanthanide durch chemische Trennungen, fraktionierte Kristallisation, Ionenaustauschverfahren und Lösungsmittelextraktion von anderen Verunreinigungen getrennt. Kommerziell werden sie zur Herstellung von Supraleitern, Autoteilen und Magneten verwendet. Sie sind im Allgemeinen nicht toxisch und werden vom menschlichen Körper nicht vollständig absorbiert.

Elektronische Konfiguration

Lanthanoide sind im Allgemeinen bis auf wenige Ausnahmen dreiwertig. 4f Elektronen liegen im Inneren der äußeren dreiwertigen Elektronen. Aufgrund seiner stabilen Struktur nimmt es nach der Bildung der Verbindung keine chemische Bindung ein, was den Trennprozess schwierig macht. Die 4f-Elektronenkonfiguration vermittelt das magnetische und optische Verhalten der Lanthanidenelemente. Dies ist der Grund, warum es in Kathodenstrahlröhren verwendet werden kann. Andere Valenzkonfigurationen für Lanthaniden sind vierwertige und zweiwertige Konfigurationen. Quadrivalente Lanthanoide sind Cer, Praseodym und Terbium. Zweiwertige Lanthanoide sind Samarium, Europium und Ytterbium.

Chemische Eigenschaften

Lanthanide unterscheiden sich darin, wie sie mit Luft durch den Oxidationsprozess reagieren. Schwere Lanthanide wie Gadolinium, Scandium und Yttrium reagieren langsamer als leichtere Lanthanide. Es besteht ein struktureller Unterschied zu dem aus Lanthaniden gebildeten Oxidprodukt. Schwere Lanthanide bilden die kubische Modifikation, mittlere Lanthanoide bilden die monokline Phase und leichte Lanthanoide eine hexagonale Oxidstruktur. Daher sollten leichte Lanthanoide in einer Inertgasatmosphäre gelagert werden, um eine schnelle Oxidation zu verhindern.

Komplexbildung

Lanthanidionen haben hohe Ladungen, was die Bildung von Komplexen begünstigt.Einzelne Ionen haben jedoch eine große Größe im Vergleich zu anderen Übergangsmetallen. Aus diesem Grund bilden sie keine Komplexe ohne weiteres. In Wasserlösungen ist Wasser ein stärkerer Ligand als Amin; daher werden keine Komplexe mit Aminen gebildet. Einige stabile Komplexe können mit CO, CN und organometallischer Gruppe gebildet werden. Die Stabilität jedes Komplexes ist indirekt proportional zu den Ionenradien des Lanthanoidions.

Aktiniden

Aktiniden sind radioaktive chemische Elemente, die den f-Block des Periodensystems der Elemente besetzen. In dieser Gruppe gibt es 15 Elemente, von Actinium bis Lawrencium (Ordnungszahl 89-103). Die meisten dieser Elemente sind vom Menschen gemacht. Aufgrund seiner Radioaktivität wurden Uran und Plutonium für explosive Kriegsführung als Atomwaffen verwendet. Dies sind giftige Chemikalien, die Strahlen emittieren, die Krebs und Gewebezerstörung erzeugen. Sobald sie absorbiert sind, wandern sie in das Knochenmark und stören die Funktion des Knochenmarks, Blut zu produzieren. Wegen ihrer Radioaktivität sind ihre elektronischen Niveaus im Vergleich zu Lanthaniden weniger bekannt.

Chemische Eigenschaften

Actinide haben mehrere Oxidationsstufen. Trivalente Actinoide sind Actinium, Uran durch Einsteinium. Sie sind kristallähnlich und ähneln Lanthanoiden. Vierwertige Aktinide sind Thorium, Protactinium, Uran, Neptunium, Plutonium und Berkelium. Diese reagieren im Gegensatz zu Lanthaniden in wässrigen Lösungen frei. Im Vergleich zu Lanthanoiden haben Actinoide fünfwertige, sechswertige und siebenwertige Oxidationsstufen. Dies ermöglicht die Bildung höherer Oxidationszustände durch die Entfernung von peripher angeordneten Elektronen in der 5f-Konfiguration.

Komplexbildung

Aktinide sind hochradioaktiv und neigen stark zur Bildung komplexer Reaktionen. Aufgrund seiner instabilen Isotope werden einige Aktiniden auf natürliche Weise durch radioaktiven Zerfall gebildet. Dies sind Actinium, Thorium, Protactinium und Uran. In diesen abklingenden Prozessen giftige Strahlen. Actinide sind zur Kernspaltung befähigt und setzen große Mengen an Energie und zusätzlichen Neutronen frei. Diese Kernreaktion ist entscheidend für die Entstehung komplexer Kernreaktionen. Actinoide sind leicht oxidierbar. Sobald sie der Luft ausgesetzt sind, zünden sie sich an und machen sie zu wirksamen Sprengstoffen.

Zusammenfassung

Lanthanide und Actinide liegen in der Tabelle der Periodischen Elemente dicht beieinander. Sie sind beide innere Übergangsmetalle, die signifikante Unterschiede aufweisen. Lanthaniden füllen die 4f-Orbitale und sind im Allgemeinen für den Menschen nicht toxisch. Actinide hingegen füllen 5f-Orbitale und sind hochgiftig, was zu verschiedenen Krankheiten führt, wenn sie versehentlich verbraucht werden. Aktinide haben verschiedene Oxidationsstufen, die von zweiwertigen bis zu siebenwertigen Oxidationsstufen reichen. Sie oxidieren und entzünden sich leicht und machen sie zu wirksamen Elementen bei der Herstellung von Atombomben. Lanthanoide hingegen werden kommerziell für Autoteile, Supraleiter und Magnete verwendet. Aktinide sind hochgradig radioaktiv und haben eine erhöhte Neigung zu komplexen Reaktionen. Im Gegensatz dazu haben Lanthanide eine stabile elektronische Konfiguration und unterliegen nicht ohne weiteres komplexen Reaktionen.