מדוע הלנתנידים והאקטינידים נמצאים בתחתית הטבלה המחזורית?

היכן מקומם האמיתי

עקבו אחר המספרים האטומיים לאורך מחזור 6: צזיום (55), בריום (56), ואז קפיצה להפניום (72). 15 היסודות מלנתן (57) ועד לוטציום (71) ממלאים את הפער הזה. במחזור 7 יש אותו פער בין רדיום (88) לרתרפורדיום (104), והוא מתמלא על ידי 15 היסודות מאקטיניום (89) ועד לורנציום (103).

טבלאות רבות מסמנות את המקום בקבוצה 3 בתחליף שעליו כתוב 57–71 או 89–103. אילו החלקתם את שתי השורות למקומן, בכל אחד ממחזורים 6 ו-7 היו 32 יסודות, ובטבלה היו 32 טורים במקום 18. הסידור הרחב הזה נקרא הטבלה המחזורית בצורה הארוכה או טבלת 32 הטורים.

בלוק f

הלנתנידים והאקטינידים מהווים את בלוק f. לאורך השורות האלה, אלקטרונים מתווספים בעיקר לתת-קליפה f שנמצאת שתי קליפות מתחת לחיצונית ביותר: 4f בלנתנידים ו-5f באקטינידים. בתת-קליפה f יש מקום ל-14 אלקטרונים, ולכן בלוק f רחב 14 טורים.

בכל שורה רשומים 15 יסודות, אחד יותר מ-14 הטורים של בלוק f. זאת משום שגם לנתן וגם לוטציום נחשבים ללנתנידים, וגם אקטיניום וגם לורנציום לאקטינידים, ואילו רק אחד מכל זוג באמת שייך לקבוצה 3. כימאים עדיין מתווכחים איזה זוג זה צריך להיות.

מכיוון שהאלקטרונים המתווספים נמצאים עמוק כל כך בתוך האטום, האלקטרונים החיצוניים כמעט אינם משתנים לאורך כל שורה. כל לנתניד מסתיים ב-6s²; נאודימיום, למשל, הוא [Xe] 4f⁴ 6s². לכן הלנתנידים דומים כל כך זה לזה מבחינה כימית וקשה כל כך להפריד ביניהם.

הלנתנידים

הלנתנידים, יחד עם סקנדיום ואיטריום, נקראים לעיתים קרובות יסודות אדמה נדירה. למרות השם, רובם אינם נדירים במיוחד בקרום כדור הארץ; הם פשוט מפוזרים וקשה להפריד ביניהם.

רובם מתכות רכות וכסופות שיוצרות בדרך כלל יונים של +3. רבים מהם חיוניים לטכנולוגיה המודרנית: נאודימיום משמש במגנטים קבועים חזקים למנועים, לאוזניות ולטורבינות רוח, סמריום במגנטים סמריום–קובלט עמידים בחום, אירופיום בזרחנים של מסכים ונורות, וגדוליניום בחומרי ניגוד לבדיקות MRI. לאורך הסדרה האטומים מתכווצים מעט, מ-240 pm בלנתן ל-221 pm בלוטציום בנתוני האתר הזה, תופעה הנקראת התכווצות הלנתנידים.

האקטינידים

כל האקטינידים רדיואקטיביים. רק תוריום ואורניום נמצאים בטבע בכמויות גדולות. אקטיניום ופרוטקטיניום קיימים בעקבות זעירים בעפרות אורניום ותוריום, וכך גם עקבות של נפטוניום ופלוטוניום, אך כמעט כל היסודות שאחרי אורניום מיוצרים בכורים גרעיניים או במאיצי חלקיקים.

אורניום ופלוטוניום הם הדלקים של האנרגיה הגרעינית, ואמריציום-241 משמש בגלאי עשן ביתיים רבים. האקטינידים מציגים טווח רחב יותר של מטענים מאשר הלנתנידים: אורניום, למשל, יכול להיות +3, +4, +5 או +6. האקטינידים הכבדים ביותר, כמו נובליום ולורנציום, יוצרו אי פעם רק בכמויות זעירות.

איך קוראים אותם בטבלה

כשאתם מחפשים לנתניד או אקטיניד, זכרו שהמחזור שלו הוא 6 או 7 אף שהוא מודפס בשורה נמוכה יותר. נאודימיום (60) נמצא במחזור 6, ואורניום (92) במחזור 7. טבלאות רבות משאירות את מספר הקבוצה ריק ליסודות האלה, כי טורי בלוק f אינם בין 18 הקבוצות הממוספרות.

דרך מהירה לזכור את הטווחים: שורת הלנתנידים מתחילה ממש אחרי בריום (56) ושורת האקטינידים ממש אחרי רדיום (88), שתי המתכות של קבוצה 2 בתחתית הטור שלהן.