Varför står lantanoiderna och aktinoiderna längst ned i periodiska systemet?

Var de egentligen hör hemma

Följ atomnumren längs period 6: cesium (55), barium (56), sedan ett hopp till hafnium (72). De 15 grundämnena från lantan (57) till lutetium (71) fyller det gapet. Period 7 har samma gap mellan radium (88) och rutherfordium (104), som fylls av de 15 grundämnena från aktinium (89) till lawrencium (103).

Många tabeller markerar platsen i grupp 3 med en platshållare märkt 57–71 eller 89–103. Om du sköt in de två raderna på plats skulle period 6 och 7 innehålla 32 grundämnen vardera, och tabellen skulle ha 32 kolumner i stället för 18. Den här breda uppställningen kallas den långa formen eller det 32-kolumniga periodiska systemet.

F-blocket

Lantanoiderna och aktinoiderna utgör f-blocket. Längs de här raderna tillförs elektroner huvudsakligen till ett f-delskal två skal innanför det yttersta: 4f för lantanoiderna och 5f för aktinoiderna. Ett f-delskal rymmer 14 elektroner, och därför är f-blocket 14 kolumner brett.

Varje rad innehåller 15 grundämnen, ett fler än f-blockets 14 kolumner. Det beror på att både lantan och lutetium räknas som lantanoider, och både aktinium och lawrencium som aktinoider, medan bara ett från varje par egentligen hör hemma i grupp 3. Kemister diskuterar fortfarande vilket par det ska vara.

Eftersom de tillkommande elektronerna sitter så djupt inne i atomen ändras de yttersta elektronerna knappt längs varje rad. Varje lantanoid slutar på 6s²; neodym är till exempel [Xe] 4f⁴ 6s². Därför är lantanoiderna kemiskt så lika varandra och så svåra att separera.

Lantanoiderna

Lantanoiderna, tillsammans med skandium och yttrium, kallas ofta de sällsynta jordartsmetallerna. Trots namnet är de flesta inte särskilt sällsynta i jordskorpan; de är bara utspridda och svåra att separera från varandra.

De är mest mjuka, silverglänsande metaller som vanligtvis bildar +3-joner. Många är avgörande för modern teknik: neodym används i starka permanentmagneter för motorer, hörlurar och vindkraftverk, samarium i värmetåliga samarium–kobolt-magneter, europium i lysämnena i skärmar och lampor, och gadolinium i kontrastmedel för magnetkameraundersökningar. Längs serien krymper atomerna något, från 240 pm för lantan till 221 pm för lutetium i den här webbplatsens data, en effekt som kallas lantanidkontraktionen.

Aktinoiderna

Alla aktinoider är radioaktiva. Bara torium och uran förekommer i stora mängder i naturen. Aktinium och protaktinium finns i små spår i uran- och toriummalmer, och det gör även spår av neptunium och plutonium, men nästan alla grundämnen efter uran framställs i kärnreaktorer eller partikelacceleratorer.

Uran och plutonium är kärnkraftens bränslen, och americium-241 används i många brandvarnare i hem. Aktinoider uppvisar ett bredare spann av laddningar än lantanoider: uran kan till exempel vara +3, +4, +5 eller +6. De tyngsta aktinoiderna, som nobelium och lawrencium, har bara någonsin framställts i små mängder.

Att läsa dem i tabellen

När du slår upp en lantanoid eller aktinoid, kom ihåg att dess period är 6 eller 7 även om den skrivs ut i en lägre rad. Neodym (60) står i period 6, och uran (92) står i period 7. Många tabeller lämnar gruppnumret tomt för de här grundämnena, eftersom f-blockets kolumner inte ingår bland de 18 numrerade grupperna.

Ett snabbt sätt att komma ihåg intervallen: lantanoidraden börjar direkt efter barium (56) och aktinoidraden direkt efter radium (88), de två metallerna i grupp 2 längst ned i sin kolumn.