LANTANOIDI H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Ce – cerijum Pr – prazeodijum Nd – neodijum Pm – prometijum Sm – samarijum Eu – europijum Gd – gadolinijum Tb – terbijum Dy – disprozijum Ho – holmijum Er – erbijum Tm – tulijum Yb – iterbijum Lu – lutecijum LAKI Cerijumovi LANTANOIDI TEŠKI Itrijumovi (zajednički simbol – Ln) red. br. simbol godina otkrića elek. konf. red. br. simbol godina otkrića elek. konf. 58 Ce 1803 65 Tb 1843 [Xe] 4f96s2 59 Pr 1885 [Xe] 5do4f26s2 [Xe] 4f36s2 66 Dy 1886 [Xe] 4f106s2 60 Nd 1885 [Xe] 4f46s2 67 Ho 1879 [Xe] 4f116s2 61 Pm 1947 [Xe] 4f56s2 68 Er 1843 [Xe] 4f126s2 62 Sm 1896 [Xe] 4f66s2 69 Tu 1879 [Xe] 4f136s2 63 Eu 1896 [Xe] 4f76s2 70 Yb 1878 [Xe] 4f146s2 64 Gd 1880 [Xe] 4f 5d715d 4f176s 6s22 71 Lu 1906 [Xe] 5d14f146s2 Ranije su ove elementa zavali: elementima rijetkih zemalja Osobine: Lantanoidi su: - srebrenasto sjajni, - plastični, meki i kovni metali , - na vazduhu se presvlače slojem oksida. • Sporo reaguju sa hladnom vodom - a zagrevanjem reakcija se ubrzava. • Razlažu se u HCl, H2SO4 i HNO3 • Gustine im rastu od 6,19g/cm3 kod La do 9,17 kod Lu Sa porastom Z, dolazi do postepenog smanjenja atomskih i kovalentnih poluprečnika elemenata. - ova pojava naziva se ’’lantanoidna kontrakcija’’ - ovaj uticaj imamo i na susjedne elemente Hf, Ta i W • Koeficijent elektronegat. je mali (1,1 -1,2)–grade pretežno jonska jedi. • Standardni elek. potencijali su negativni ( -2.2 do -2,5) ≈ I-a i II-a grupi • Razlika u energiji 4f i 5d orbitala je vrlo mala pa konfiguracija nije uvijek u skladu sa očekivanim • Elektroni u 4f – orbitalama veoma malo doprinose stvaranju hemijskih veza zbog prodiranja u dubinu atoma • Radijalna gustina f – elektrona oko samog jezgra je mala, pa oni slabo zasenjuju elektrone na višim kvantnim nivoima. Tipično oksidaciono stanje je +3 - Lantn. se ponašaju kao da imaju 3 valen. e- odnosno [Xe]4f n5d16s2 - Neki od Ln grade i jedinjenja sa oks. brojevima +2 i +4. Trovalentni joni su uglavnom obojeni -žti,zeleni do crveno-ljubičasti (sem La, Ce,Eu, Gd,Tb, Yb, Lu, ) Zastupljenost u Zemljinoj kori Najviše ima cerijuma, neodijuma i lantana dok se prometijum nalazi samo u tragovima. Najvažnija ruda lantanoida je monacit (CePO4) koji osim cerijuma sadrži i gotovo sve druge lantanoide i lantan (LnPO4) • Javljaju se i u rudama: - gadolinijum(Be- Fe-Y-silikat), - bastnezit (fluorokarbonat-LnCO3F).... Lantanoidi su u Zemljinoj kori relativno dobro rasprostranjeni, ali nemaju nalazišta na kojima se nalaze veće količine njihovih ruda. (proizvodnja je zato ograničena) Rjetke zemlje po količini prevazilaze : - Pb: 10 puta - Mo: 50 puta - W: 165 puta Dobijanje Za dobijanje Ln rude se tretiraju sa H2SO4 ili prvo sa NaOH a zatim sa HCl-lantanoidi se prevodu u rastvor kao sulfati ili hloridi. Razdvajanje pojedinih lantanoida iz rastvora (zbog izuzetno složenog postupka) je moguće primjenom - metode frakcione kristalizacije, - ekstrakcije ili - razdvajanjem sa jonoizmenjivačkim smolama. -Nijedan od ovih postupaka nije pogodan za razdvajanje u industrijskim razmjerama. • Čisti metali odnosno njihova smješa dobijaju se: - elektrolizom rastopa hlorida ili fluorida , - redukcijom bezvodnih soli pomoću alkalnih ili zemnoalkalnih metala Jedinjenja Najvažniji stepen oksidacije je +3 - jedinjenja sa oksidacionim stanjem +2 su rijetka (Eu, Yb, Sm i Tm) i jaka su redukciona sredstva. -Oksid. br.+4 ima samo cerijum (sa O2 gradiCeO2, kompleksna jed.) • Svi ostali Ln daju okside formule Ln2O3. • Osobine oksida i hidrosida: - cerijumove grupe su slične zemnoalkalnim elementima - a itrijumove aluminijumu • Ln(OH)3 su nerastv.u H2O i njihova jačina opada sa porastom Z Za jedinjenja Ln je dokazano postojanje M3+ jona i jonske veze. • U vodenim rastvorima jon M 3+ ima koordinacioni broj veći od 6, najčešće 7, 8, 9 pa čak 10, 11 ili 12. Primjena: Smješa lantanoida se dodaju pojedinim vrstama čelika (poboljšavaju mehaničke, korozione i otpornost na temperaturu) Legure Ln i Co se koriste za pravljenje permanentnih magneta. Smješe oksida imaju katalitičke osobine i primjenjuje se u petrohemijskoj industriji • Neki oksidi imaju i fosforoscentne osobine i koriste se kao komponente u premazima za televizijske ekrane. Koriste se još za proizvodnju: - specijalne vrste stakala (apsorpciju UV zraka,kiselo i vatrosta. otpor.) - Lantan i neodijum se koriste za ekstrakciju plutonijuma iz urana - lakova i boja (metalik boje) - kožarskoj i tekstilnoj industriji - elektroindustriji (katode, laseri) Teži Ln-koriste se za zaštitu od neutrona i legura sa posebnim osobinama, a radioaktivni izotopi za proizvodnju rendgenskih aparata. • Legura Nd sa Al ima apsorcioe osobine (apsorcija CO). AKTINOIDI H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te J Xe Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra Ac Unq Unp Unh Uns Uno Une Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Th – torijum Pa – protaktinijum U – uran Np – neptunijum Pu – plutonijum Am – americijum Cm – kirijum Bk – berkelijum Cf – kalifornijum Es – ajnštajnijum Fm – fermijum Md – mendeljevijum No – nobelijum Lr – lorencijum AKTINOIDI ili Transuranski elementi red. br. simbol godina otkrića elek. konf. red. simbol br. godina otkrića elek. konf. 90 Th 1828 97 91 Pa 1917 [Rn] 6d25f07s2 [Rn] 6d15f27s2 Bk 1949 98 Cf 1950 [Rn] 6d05f96s2 [Rn] 6d05f107s2 92 U 1789 [Rn] 6d15f37s2 99 Es 1952 [Rn] 6d05f117s2 93 Np 1940 [Rn] 6d15f47s2 100 Fm 11952 [Rn] 6d05f127s2 94 Pu 1940 [Rn] 6d05f67s2 101 Md 1955 [Rn] 6d05f137s2 95 Am 1945 [Rn] 6d05f77s2 102 No 1957 [Rn] 6d05f147s2 96 Cm 1944 [Rn] 6d15f77s2 103 Lr 1961 [Rn] 6d15f146s2 Osobine Aktinoidi predstavljaju novu grupu f – elemenata • Srebrenasto bijeli-plastični metali, po hemijskim osobinama slični su Ln , iako imaju veći boj oksidacionih stanja (od +3 do +6) • Svi aktinoidi su toksični i radioaktivni (nemaju stabilne izotope) Sa povećanjem Z opada : - stabilnost elemenata i jedinjenja- izuzev ok. br.+3, - vrijeme poluraspada (Th-1,45.1010god. →Lr-3,6 sati) - jonski radiusi (za +3, aktinoidna kontrakcija) Po redukcionim svojstvima prevazlaze II-a i Ln • Th- po elektr. konf. više pripada prelaznim elelementima (6d-orbitale stabililnije od 5f) Moć zasenjivanja 5f – e- je manja nego kod 4f – e- i zato su: - atomski radijusi posle Th manji od radijusa Ln - 5f –orbitale orbitale učestvuju u stvaranju hemijskih veza ( imaju veću zapreminu u odnosu na 4f ) Dobijanje Pripadaju metalima koji se teško dobijaju - Aktinoidi sa Z > 94 su vještački proizvedeni - sa porastom Z opada stabilnost i imaju veću sklonost ka spontanom cijeopanju (FISIJA) Iz smjese aktinoida za njihovo razdvajanje operacije su: 1. rastvaranje 2. taloženje 3. ekstrakcija (sa smolama) Za razdvajanje aktinoida koriste se osobine da : - do kirijuma grade jedinjenja sa različitim ok.brojem - imaju različitu stabilnost i svojstva •Poslije razdvajanja elementi se dobijaju redukcijom tri- ili tetrafluorida sa Na , Mg ili B Elementi od kirijuma do lorencijuma mogu se dobiti: - bombardovanjem težih aktinoida sa α- česticom - bombar. plutonijuma jonima C, O , B ili N Uran Srebrenasto bijel metal (tt-1132oC i Eo= -1,8 V), prilično reaktivanprah reaguje sa H2O, rastvara se u K (sem HNO3), ne rastv. se u B • Uran je najvažniji element ove grupe zbog: - dobijanju nuklearne energije i - proizvodnje nuklearnih bombi. • Najvažnije rude su: - uranov smolenac (pehblende, uranit) U3O8 ili U(UO4)2 - karnotita K2 (UO2 )2 (VO4)2·xH2O (kalijum-uranil-vanadat) Nalazišta su veoma siromašna pa se prerađuju rude sa samo 0,1 % U Dobija se iz smolenca 1. prevođenjem u U3O8 → 2. redukcijom sa H2 do UO2 → 3. sa HF do UF4 → 4. redukcijom sa Mg ili elektrolizom u rastopu KF → U Elementarni uran Uran gradi jedinjenja sa ok. br. od +3 do +6 • 1. Jedinje. sa +3: nepostojana →prelaze u +4, poznati svi halogenidi • 2. Jedinje. sa +4: stabilna, jonskog karaktera, - poznati su svi halogenidi, - UO2 , U (OH)4- ima kovalentnu vezu, - uranil-nitrat UO2(NO3)2 , kompleksno jedinj. • 3. Jedinje. sa +5: nestabilna i manje važna (UF5 , UCl5) • 4. Jedinje. sa +6: - najstabilnije oksidaciono stanje - poznati su halogenidi : F i Cl - uran(VI)-oksid UO3, ima amfoterni karakter gradi soli u kojima postoje: - ’’uranil jon’’ UO2 2+ [npr. UO2(NO3)2] - ’’uranat joni’’ UO4 2- ili ’’diuranat joni’’ U2O7 2-. U prirodi se uran nalazi u obliku dva izotopa: 235U (u izotop.smješi ga ima 0,72%, fisioni nmater.) i 238U (99,27%, služi za dobij. 239Pu). Torijum Prirodni izvor Th je monacitni pijesak (≈15% ThO2) • Th je metal koji brzo reaguje sa H2 , O2 , N2 i C Dobija se iz ThO2 u strji fozgena (COCl2)→ ThCl4 ,koji se redukuje sa Ca do Th Sva jedinjenja imaju ok.br. +4 - poznati su halogenidi - ThO2 i Th(OH)2 - amfoteran - soli:rastvorne u vodi – nitrati, sulfati i hlorati nerastvorne u vodi – oksalati Primjenu kao tehnički metali od aktinoida imaju samo uran i torijum koji ulaze u sastav mnogih legura i poboljšavaju otpornost prema koroziji. Koriste se i kao katalizatori. lantanoidi aktinoidi d r u g i elem. Izotop Oblik raspada. Proizvod raspadanja Vrijeme poluraspada La-138 β Be-138 1,5·1011 godina Ce-142 β Nd-142 5·1016 godina Nd-144 α Ce-140 2,3·1015 godina Eu-160 β Dy-160 1,3·1021 godina Lu-176 β Hg-176 3,78·1010 godina Ac-227 α, β Th-227, Fr-223 Th-232 α Ra-228 1,45·1010 godina α Th-230, 231, 234, 2,5·105, 7·108 i 4,5·109 god. Pu-239 α U-235 2,41·104 godina Lr-262 - - C-14 β N-14 5370 godina Pb-204 α Hg-200 1,4·1017 godina Rn-222 α Po-218 3,82 dana Cs-135 β Ba-135 2,3·106 godina Ra-224, 226 α Rn-220, 222 3,82 dana, 1602 god. I-123,129 zad.e - , β - , Xe-129 59,9 dana, 1,6·107 godina Cd-113, 114 β In-113, Sn-114 7,7·1015 i 9,31017 godina U-234, 235, 238 21,77 godina 3,6 sati
© Copyright 2024 Paperzz
