POLSKIE WWW   ŚWIATOWE WWW
Układ okresowy Powłoki Obliczenia Definicje Linki do tematu
Nieorganiczna Chemia ogólna		POWRÓT
Pierwiastki bloku f Spis treści rozdziału - tutaj kliknij Lantanowce / Aktynowce / Lantanowce Piętnaście pierwiastków, które tworzą szereg lantanowców, wymieniono w tablicy 9, podając ich symbole i najbardziej prawdopodobne konfiguracje elektronowe. Tablica 9 Lantanowce Pierwiastek Symbol Z Konfiguracja elektronowa Stopień utlenienia Lantan La 57 2, 8, 18, 18, 5s25p65d16s2 III Cer Ce 58 4f26s2 III, IV Prazeodyn Pr 59 4f36s2 III Neodyn Nd 60 4f46s2 III Promet Pm 61 4f56s2 II, III Samar Sm 62 4f66s2 II, III Europ Eu 63 4f76s2 III Gadolin Gd 64 4f75d16s2 III, IV Terb Tb 65 4f96s2 III Dysproz Dy 66 4f106s2 III Holm Ho 67 4f116s2 III Erb Er 68 4f126s2 III Tul Tm 69 4f136s2 III Iterb Yb 70 4f146s2 III Lutet Lu 71 4f145d16s2 III Ze względu na bliskość poziomów energetycznych 4f i 5d istnieje duża niepewność w ustaleniu niektórych konfiguracji elektronowych. Nie we wszystkich przypadkach konfiguracje elektronowe są oczywiste lecz wszystkie lantanowce tworzą głównie jony +3. Jeżeli chodzi o mechanizm powstawania tych jonów, to ogólnie przyjęto, że następuje utrata elektronów 6s2 równocześnie z elektronem 5d1 (jeśli jest obecny) lub jednego z elektronów 4f gdy brak elektronu 5d1. Rozklad gęstości elektronowej orbitali 4f jest bardzo złożony. Wszystkie lantanowce na ogół występują razem z wyjątkiem prometu, który ma nietrwałe jądro. Najbogatszym ich źródłem jest minerał monacyt. Lantanowce nie są bardzo rozpowszechnione - najbardziej pospolitym lantanowcem jest cer, którego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi 3 - 10 -4% wagowowy. Ze względu na wielkie podobieństwo własności chemicznych, lantanowce trudno jest dokładnie rozdzielić. Rozdzielenia można dokonać przez ostrożną, powtarzaną wielokrotnie krystalizację frakcyjną, a bardziej nowoczesne - przez zastosowanie techniki wymiany jonowej. Obie techniki rozdzielenia są oparte na niewielkich różnicach własności (jak np. rozpuszczalność, tworzenie jonów kompleksowych oraz uwodnienia) wynikających z różnic wymiarów jonów +3. Przechodząc od La3+ do Lu3+ promień jonowy zmniejsza się z 0,106 do 0,085 nm. To zmniejszanie się, które nazywa się kontrakcją lantanowców, wynika ze wzrostu ładunku jądra podczas stopniowego wypełniania podpowłoki wewnętrznej. Lantanowce są miękkimi szarymi metalami, które wymagają ochrony przed dostępem powietrza, ponieważ gwałtownie reagują z wilgocią i tlenem. Czyste metale, które można uzyskać o stosunkowo dużej czystości 99,9% i wyżej, są bardzo kosztowne. W sprzedaży znajdują się na ogół w zamkniętych komorach, wypełnionych gazem obojętnym, szczególnie gdy są stosowane do produkcji specjalnych urządzeń elektronicznych i optycznych. Pierwiastki ziem rzadkich stosowane są jako materiały laserowe. Europ i gadolin stosowane są w reaktorach atomowych do wychwytu neutronów termicznych. Aktynowce W tablicy 10 przedstawiono 15 aktynowców, podając również ich prawdopodobne konfiguracje elektronowe. Konfiguracje te są jeszcze mniej pewne od podanych dla lantanowców. Bowiem nie tylko ze względu na to, że poziomy energetyczne są zbliżone do siebie, lecz także ze względu na to, że jądra są nietrwałe wskutek rozpadu promieniotwórczego, w niektórych przypadkach otrzymano jedynie znikome ilości pierwiastków do celów badawczych. Tablica 10 Aktynowce Pierwiastek Symbol Z Konfiguracja elektronowa Stopień utlenienia Aktyn Ac 89 2, 8, 18, 32, 18 6s26p66d17s2 III Tor Th 90 6d27s2 III, IV Protaktyn Pa 91 5f36d17s2 III, IV, V Uran U 92 5f36d17s2 III, IV, V, VI Neptun Np 93 5f46d17s2 III, IV, V, VI, VII Pluton Pu 94 5f67s2 III, IV, V, VI, VII Ameryk Am 95 5f77s2 (II), III, IV, V, VI Kiur Cm 96 5f76d17s2 III, IV Bekerel Bk 97 5f86d17s2 III, IV Kaliform Cf 98 5f107s2 II, III Einstein Es 99 5f117s2 II, III Ferm Fm 100 5f127s2 II, III Mendelew Md 101 5f137s2 II, III Nobel No 102 5f147s2 II, III Lorens Lr 103 5f146d17s2 III Wszystkie te jądra są nietrwałe na skutek emisji cząstek. Istnieją pewne prawdopodobieństwa, że dane jądro będzie samorzutnie emitować cząski (alfa) tworząc tym samym nowe jądro o ładunku Z mniejszym o 2 jednostki. Jeżeli chodzi o aktynowce takie jak tor i uran, to mają one raczej długi okres półtrwania (1,39*1010 lat dla 23260Th i 4,5*109 lat dla 23892U). Tak więc ich szybkości rozpadu są bardzo małe i jądra, obecne w chwili powstania Ziemi, istnieją nadal. Aktynowce położone za uranem (tzw. pierwiastki transuranowe) nie mają długożyjących prekursorów, tak więc nie występują w przyrodzie w ilościach mierzalnych, lecz muszą być otrzymywane sztucznie przy zastosowaniu akceleratorów cząstek lub reaktorów jądrowych. Aktynowce są pierwiastkami metalicznymi. Podobne do lantanowców mają na ogół wysokie potencjały elektrodowe (ok. -2V) między pierwszym jonem trwałym w roztworze z metalem. W przeciwieństwie do lantanowców aktynowce wykazują różne stopnie utlenienia. (patrz tablica 11.10 - przykład U). W roztworze wodnym U3+ redukuje wodę z wydzieleniem H2, przy czym tworzy się U4+, który powoli utlenia się na powietrzu do UO22+ (tzw. jon uranylowy). POWRÓT GŁÓWNA
Pojęcia i prawa/ Reakcje chemiczne/ Budowa atomu/ Powłoki elektronowe/ Układ okresowy/ Wpływ budowy/ Wiązania chemiczne/ Energetyka/ Roztwory/ Elektrolity/ Procesy "Redox"/ Elektrochemia/ Nieorganiczna/ Organiczna/ Chemia w przemysle/ Spis treści serwisu - liceum/ Kontakt z autorem strony/