Ακίνητα του Λανθανίδη
Οι λανθανίδες είναι επίσης γνωστές ως στοιχεία σπανίων γαιών. Προέρχονται από την οικογένεια των εσωτερικών μεταβατικών στοιχείων. Υπάρχουν στο κάτω μέρος του περιοδικού πίνακα.
Το πρώτο στοιχείο λανθανίδης ανακαλύφθηκε το 1787. Βρέθηκε αρχικά σε ορυκτή μορφή και αργότερα διαχωρίστηκε στα συστατικά του στοιχεία λανθανίδης. Αν και είναι γνωστό ως μέταλλο σπανίων γαιών, βρίσκεται σε άφθονες ποσότητες.
Επί του παρόντος, γνωρίζουμε περισσότερα από 100 ορυκτά που περιέχουν μικρή ή υψηλή ποσότητα στοιχείων σπάνιων γαιών.
Οι λανθανίδες αποτελούνται από 14 στοιχεία, συμπεριλαμβανομένου του ατομικού αριθμού 57 (Lanthanum) έως 71 (Lutetium).
Χρήσεις λανθανιδών
Τα σύμπλοκα λανθανίδης βοηθούν στην ανίχνευση του καρκίνου. Λόγω της φωταύγειας και των μαγνητικών τους ιδιοτήτων χρησιμοποιούνται στον ιατρικό τομέα για διαγνωστικά και θεραπείες. Πολλές ενώσεις λανθανιδών δρουν και ως καταλύτες. Μερικά από αυτά χρησιμοποιούνται επίσης για την κατασκευή πυρηνικών όπλων και καυσίμων πυραύλων. Ορισμένα οξείδια των λανθανιδών χρησιμοποιούνται επίσης σε λαμπτήρες φθορισμού λόγω της φύσης τους που εκπέμπουν φως.
Ιδιότητες των λανθανιδών
Οι λανθανίδες είναι μια ομάδα μετάλλων σπάνιων γαιών που αποτελείται από ομοιογενή στοιχεία 14 τεμαχίων που κυμαίνονται από ατομικό αριθμό 57 έως 71. Η ηλεκτρονική διαμόρφωση των λανθανιδών είναι
(n-2)f1-14,(n-1)d1-10,ns²
Κυρίως τα στοιχεία λανθανίδης έχουν ασημί χρώμα. Είναι μαλακά και μπορείτε ακόμη και να κόψετε τη λανθανίδη με ένα μαχαίρι. Βρίσκονται εύκολα στη φύση αλλά είναι πολύ δύσκολο να τα χωρίσεις. Το πρώτο στοιχείο αυτής της σειράς είναι το λανθάνιο και το τελευταίο είναι το λουτέτιο. Οι χημικές ιδιότητες των λανθανιδών είναι παρόμοιες μεταξύ τους λόγω μιας πιο αμελητέας διαφοράς στα μεγέθη τους. Οι λανθανίδες έχουν υψηλότερες πυκνότητες από άλλα στοιχεία του περιοδικού πίνακα.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες των λανθανιδών
Οι φυσικές και χημικές ιδιότητες των λανθανιδών μπορούν να συζητηθούν ως εξής:
- Λαμπερές:Οι λανθανίδες είναι γυαλιστερές, δηλαδή παράγουν ένα γυαλιστερό αποτέλεσμα και έχουν ασημί εμφάνιση.
- Μαλακό μέταλλο:Οι λανθανίδες είναι πολύ μαλακές και μπορούν να κοπούν με ένα μαχαίρι. Οι ενώσεις που σχηματίζονται από λανθανίδες είναι ως επί το πλείστον τρισθενείς, αλλά μπορούν επίσης να περιλαμβάνουν και άλλες δισθενείς ή τρισθενείς ενώσεις.
- Συστολή της λανθανίδης:Λόγω της συστολής της λανθανίδης, υπάρχει μια αύξηση στο πυρηνικό φορτίο μεταξύ του εξώτατου κελύφους και του πυρήνα. Ως αποτέλεσμα, η ατομική και η ιοντική ακτίνα μειώνονται. Όταν πηγαίνουμε από αριστερά προς τα δεξιά στον περιοδικό πίνακα, παρατηρείται μείωση του μεγέθους των λανθανιδών με μεγαλύτερο ατομικό αριθμό. Υπάρχει επίσης μια μείωση της ομοιοπολικής φύσης, η οποία μειώνει τη θεμελιώδη ισχύ των υδροξειδίων των λανθανιδών. Λόγω της συστολής των λανθανιδών, παρατηρείται μείωση του ατομικού μεγέθους και ο σχηματισμός πολλών ενώσεων συντονισμού λόγω του μικρότερου μεγέθους τους και του υψηλότερου πυρηνικού φορτίου.
- Δεν είναι εύκολο να διαχωριστούν:Δεν είναι εύκολο να διαχωριστούν τα συστατικά στοιχεία λανθανίδης επειδή οι χημικές τους ιδιότητες είναι πολύ παρόμοιες. Η δυσκολία στον διαχωρισμό των στοιχείων λανθανιδών οδηγεί σε μείωση της θεμελιώδη ισχύ των υδροξειδίων των λανθανιδών με αποτέλεσμα το σχηματισμό ενώσεων συντονισμού.
- Μικρότερες ατομικές και ιοντικές ακτίνες:Οι λανθανίδες έχουν μικρότερες ατομικές και ιοντικές ακτίνες λόγω συστολής του λανθανιδίου.
- Υψηλότερο σημείο τήξης και βρασμού:Η λανθανίδη έχει υψηλότερο σημείο τήξης και βρασμού από άλλα στοιχεία του περιοδικού πίνακα, αλλά δεν υπάρχει κανονικότητα στην τάση.
- Ηλεκτραρνητικότητα:Η ηλεκτροαρνητικότητα είναι η ευκολία με την οποία μπορούν να ληφθούν ηλεκτρόνια. Η ηλεκτροαρνητικότητα αυξάνεται όταν ανεβαίνουμε στη σειρά λανθανιδών.
- Ιονισμός:Η ενέργεια ιονισμού είναι η ενέργεια που απαιτείται για την απομάκρυνση των ηλεκτρονίων από το εξωτερικό περίβλημα ενός ουδέτερου ατόμου. Λόγω της συστολής του λανθανιδίου, έχει υψηλότερη ενέργεια ιονισμού καθώς υπάρχει υπερβολική έλξη μεταξύ του πυρήνα και των εξωτερικών ηλεκτρονίων. Θα χρειαστεί περισσότερη ενέργεια για να αφαιρέσει τα ηλεκτρόνια από το εξωτερικό περίβλημα.
- Έγχρωμα ιόντα:Τα ιόντα λανθανίδης είναι χρωματισμένα. Όταν οποιοδήποτε στοιχείο απορροφά τη συχνότητα του φωτός, θα εμφανίζει χρώματα συμπληρωματικά με το φως που απορροφάται. Το εσωτερικό στοιχείο μετάβασης απορροφά τη συχνότητα των φώτων που υπάρχουν στην ορατή περιοχή και παράγει πολύχρωμα ιόντα.
- Καταστάσεις οξείδωσης:Οι λανθανίδες εμφανίζουν διάφορες καταστάσεις οξείδωσης όπως +2,+3, +4 και άλλες. Η πιο κοινή τους κατάσταση οξείδωσης είναι +3. Αποκτώντας και χάνοντας ηλεκτρόνια, γίνονται καλοί οξειδωτικοί και αναγωγικοί παράγοντες.
Συμπέρασμα
Οι λανθανίδες είναι τα στοιχεία εκτός μπλοκ. είναι επίσης γνωστά ως στοιχεία εσωτερικής μετάβασης. Το ηλεκτρόνιο του κελύφους σθένους εισέρχεται σε τροχιακά προτελευταία κελύφους (n-2)f, τα οποία είναι εσωτερικά του προτελευταίου φλοιού. Οι λανθανίδες παρουσιάζουν πολλά φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά και χρησιμοποιούνται σε διάφορους τομείς.
