Dlaczego lantanowce i aktynowce znajdują się na dole układu okresowego?

Gdzie naprawdę należą

Prześledź liczby atomowe wzdłuż okresu 6: cez (55), bar (56), potem skok do hafnu (72). Lukę tę wypełnia 15 pierwiastków od lantanu (57) do lutetu (71). Okres 7 ma taką samą lukę między radem (88) a rutherfordem (104), wypełnioną przez 15 pierwiastków od aktynu (89) do lorensu (103).

Wiele tablic zaznacza to miejsce w grupie 3 symbolem zastępczym z napisem 57–71 lub 89–103. Gdybyś wsunął te dwa wiersze na miejsce, okresy 6 i 7 zawierałyby po 32 pierwiastki, a tablica miałaby 32 kolumny zamiast 18. Ten szeroki układ nazywa się długą postacią układu okresowego, czyli układem 32-kolumnowym.

Blok f

Lantanowce i aktynowce tworzą blok f. W tych wierszach elektrony dołączają głównie do podpowłoki f leżącej dwie powłoki pod najbardziej zewnętrzną: 4f w lantanowcach i 5f w aktynowcach. Podpowłoka f mieści 14 elektronów, dlatego blok f ma szerokość 14 kolumn.

Każdy wiersz zawiera 15 pierwiastków, o jeden więcej niż 14 kolumn bloku f. Dzieje się tak, ponieważ zarówno lantan, jak i lutet zalicza się do lantanowców, a zarówno aktyn, jak i lorens do aktynowców, podczas gdy tylko jeden z każdej pary naprawdę należy do grupy 3. Chemicy nadal spierają się, która to ma być para.

Ponieważ dodawane elektrony leżą tak głęboko w atomie, elektrony najbardziej zewnętrzne prawie się nie zmieniają wzdłuż każdego wiersza. Każdy lantanowiec kończy się na 6s²; neodym ma na przykład konfigurację [Xe] 4f⁴ 6s². Dlatego lantanowce są chemicznie tak podobne do siebie i tak trudne do rozdzielenia.

Lantanowce

Lantanowce wraz ze skandem i itrem często nazywa się pierwiastkami ziem rzadkich. Mimo nazwy większość z nich nie jest szczególnie rzadka w skorupie ziemskiej; są po prostu rozproszone i trudne do oddzielenia od siebie.

Są to głównie miękkie, srebrzyste metale, które zwykle tworzą jony +3. Wiele z nich ma kluczowe znaczenie dla nowoczesnej technologii: neodym stosuje się w silnych magnesach trwałych do silników, słuchawek i turbin wiatrowych, samar w żaroodpornych magnesach samarowo-kobaltowych, europ w luminoforach ekranów i lamp, a gadolin w środkach kontrastowych do badań rezonansem magnetycznym. Wzdłuż całego szeregu atomy nieznacznie się zmniejszają, od 240 pm dla lantanu do 221 pm dla lutetu według danych tej strony, a zjawisko to nazywa się kontrakcją lantanowcową.

Aktynowce

Wszystkie aktynowce są promieniotwórcze. Tylko tor i uran występują w przyrodzie w dużych ilościach. Aktyn i protaktyn występują w śladowych ilościach w rudach uranu i toru, podobnie jak ślady neptunu i plutonu, ale niemal wszystkie pierwiastki po uranie otrzymuje się w reaktorach jądrowych lub akceleratorach cząstek.

Uran i pluton są paliwem energetyki jądrowej, a ameryk-241 stosuje się w wielu domowych czujnikach dymu. Aktynowce wykazują szerszy zakres ładunków niż lantanowce: uran może na przykład mieć +3, +4, +5 lub +6. Najcięższe aktynowce, takie jak nobel i lorens, wytworzono dotąd tylko w maleńkich ilościach.

Jak je odczytać w tablicy

Gdy szukasz lantanowca lub aktynowca, pamiętaj, że jego okres to 6 lub 7, mimo że jest wydrukowany w niższym wierszu. Neodym (60) leży w okresie 6, a uran (92) w okresie 7. Wiele tablic pozostawia dla tych pierwiastków pusty numer grupy, ponieważ kolumny bloku f nie należą do 18 ponumerowanych grup.

Szybki sposób na zapamiętanie zakresów: wiersz lantanowców zaczyna się tuż po barze (56), a wiersz aktynowców tuż po radzie (88), dwóch metalach grupy 2 na dole ich kolumny.