Vì sao lantanit và actinit nằm ở cuối bảng tuần hoàn?

Chúng thật sự thuộc về đâu

Hãy theo dõi các số hiệu nguyên tử dọc chu kì 6: xesi (55), bari (56), rồi nhảy sang hafni (72). 15 nguyên tố từ lantan (57) đến luteti (71) lấp đầy khoảng trống đó. Chu kì 7 có cùng khoảng trống giữa rađi (88) và rutherfordi (104), được lấp đầy bởi 15 nguyên tố từ actini (89) đến lorenxi (103).

Nhiều bảng đánh dấu vị trí đó ở nhóm 3 bằng một ô giữ chỗ ghi 57–71 hoặc 89–103. Nếu trượt hai hàng này vào đúng chỗ, mỗi chu kì 6 và 7 sẽ chứa 32 nguyên tố, và bảng sẽ có 32 cột thay vì 18. Cách bố trí rộng này gọi là bảng tuần hoàn dạng dài hay bảng 32 cột.

Khối f

Các lantanit và actinit tạo thành khối f. Dọc theo các hàng này, electron chủ yếu được thêm vào một phân lớp f nằm sâu hơn lớp ngoài cùng hai lớp: 4f với các lantanit và 5f với các actinit. Một phân lớp f chứa 14 electron, đó là lý do khối f rộng 14 cột.

Mỗi hàng liệt kê 15 nguyên tố, nhiều hơn 14 cột của khối f một nguyên tố. Đó là vì cả lantan và luteti đều được tính là lantanit, và cả actini và lorenxi đều được tính là actinit, trong khi chỉ một nguyên tố trong mỗi cặp thật sự thuộc nhóm 3. Các nhà hóa học vẫn còn tranh luận cặp nào nên là như vậy.

Vì các electron thêm vào nằm rất sâu bên trong nguyên tử, các electron ngoài cùng hầu như không đổi dọc theo mỗi hàng. Mọi lantanit đều kết thúc bằng 6s²; chẳng hạn neođim là [Xe] 4f⁴ 6s². Đó là lý do các lantanit rất giống nhau về mặt hóa học và rất khó tách riêng.

Các lantanit

Các lantanit, cùng với scanđi và ytri, thường được gọi là các nguyên tố đất hiếm. Dù tên gọi như vậy, hầu hết không đặc biệt hiếm trong vỏ Trái Đất; chúng chỉ phân tán rộng và khó tách khỏi nhau.

Chúng chủ yếu là các kim loại mềm, màu bạc, thường tạo ion +3. Nhiều nguyên tố có vai trò thiết yếu với công nghệ hiện đại: neođim được dùng trong các nam châm vĩnh cửu mạnh cho động cơ, tai nghe và tuabin gió, samari trong nam châm samari–coban chịu nhiệt, europi trong chất phát quang của màn hình và đèn, và gađolini trong thuốc cản quang cho chụp MRI. Dọc theo dãy này, các nguyên tử co lại nhẹ, từ 240 pm với lantan xuống 221 pm với luteti theo dữ liệu của trang web này, một hiệu ứng gọi là sự co lantanit.

Các actinit

Tất cả các actinit đều có tính phóng xạ. Chỉ có thori và urani tồn tại với lượng lớn trong tự nhiên. Actini và protactini có mặt ở dạng vết rất nhỏ trong quặng urani và thori, neptuni và plutoni cũng vậy, nhưng gần như tất cả các nguyên tố sau urani đều được tạo ra trong lò phản ứng hạt nhân hoặc máy gia tốc hạt.

Urani và plutoni là nhiên liệu của điện hạt nhân, và amerixi-241 được dùng trong nhiều máy báo khói gia đình. Các actinit thể hiện dải điện tích rộng hơn các lantanit: chẳng hạn urani có thể là +3, +4, +5 hoặc +6. Các actinit nặng nhất, như nobeli và lorenxi, chỉ mới được tạo ra với lượng rất nhỏ.

Đọc chúng trên bảng

Khi tra cứu một lantanit hay actinit, hãy nhớ rằng chu kì của nó là 6 hoặc 7 dù nó được in ở hàng thấp hơn. Neođim (60) ở chu kì 6, và urani (92) ở chu kì 7. Nhiều bảng để trống số nhóm cho các nguyên tố này, vì các cột của khối f không nằm trong 18 nhóm được đánh số.

Một cách nhanh để nhớ các khoảng: hàng lantanit bắt đầu ngay sau bari (56) và hàng actinit ngay sau rađi (88), hai kim loại nhóm 2 ở cuối cột của chúng.