ランタニドとアクチニドの類似点

追加の電子が f 軌道に入る要素は、f ブロック要素と呼ばれます。

f-block 要素の別名は遷移要素です。周期表をコンパクトにするために、それらは表の一番下に配置されています。

ランタノイドとアクチノイドは、2 つの一連の f ブロック要素または内部遷移要素で構成されます。

f-block 要素には次の 2 つのシリーズがあります。

ランタニド

それらは、ランタン (La) とハフニウム (Hf) の間の 4f シリーズの 14 の元素で構成されています。 4f 軌道は、Ce (Z =58) から Lu (Z =71) まで順番に埋められます。

物性

空気に触れると変色する銀白色の金属です。空気にさらされると、酸化物を形成します。それらは比較的柔らかい金属です。軟質金属の硬度は、原子番号が高いほど高くなる可能性があります。

アクチニド

それらは、アクチニウムとラザホージウム (Rf) の間の 5f シリーズの 14 の元素で構成されています。 5f 軌道は、トリウム (Z =90) からローレンシウム (Z =103) まで順番に満たされます。

物性

アクチニドは銀白色の金属ですが、アルカリ溶液にさらされると簡単に変色します。それらは室温で固体です。

ランタニドとアクチニドの類似点

ランタノイドとアクチノイドはどちらも非常に反応性が高く、磁気特性とスペクトル特性を示します。

原子半径に関して

ランタニドでは、原子半径は、セシウム (187pm) からルテチウム (171pm) まで、ほぼ 20 pm (ピコメートル) まで徐々に減少します。ランタニド系列の原子半径が徐々に減少することは、ランタニド収縮として知られています。これは、余分な軌道電子が他の核外電荷によって不完全に遮蔽されているためです.

アクチニドでは、現在、イオン半径の安定性に関するものであるため、原子半径のデータはありません。ランタニドで形成された M3+ および M4+ イオンの後、5f 電子の数が増加するにつれて、アクチノイド収縮により徐々に減少します。

酸化状態に関して

ランタニドでは、Eu (ユーロピウム) または Yb (イッテルビウム) を除いて、酸化状態が + 3 であることが一般的に観察されます。これは、2 (6s) 電子と 1 (5d) 電子によるものです。 Eu 2+ と Yb 2+ の安定性は、それらの電子配置に起因する 2 つのプラスです。 +4もたまにあります。

アクチニドで示される最も一般的な酸化状態は + 3 です。

最大の酸化状態は + 7 で、Np (ネプツニウム、原子番号 93) と Pu (プルトニウム、原子番号 94) で示されます。

このシリーズの元素は、他の酸化状態も示しています。

磁気特性に関して

セシウム (Cs) 3+ からガドリニウム (Gd) 3+ までのランタニドでは、磁気挙動が増加し、その後減少し、最終的に Lu 3+ から反磁性になります。

イオンは f-f 遷移により色付けされます。

アクチニドは、電子配置からわかるように、不対電子の数に応じて常磁性または反磁性になります。

一般に、反磁性でない限り、アクチノイドは着色されています。

つまり、ランタノイドとアクチノイドの類似点は次のとおりです。

ランタニドのその他の特性は–

• 形成される化合物は、イオン性および三価です。
• イオン化エネルギーは、アルカリ土類金属に比べてかなり低いです。したがって、それらは優れた還元剤でもあります。
• ランタニドの錯体形成傾向が少ない。ただし、ルテチウムはサイズが小さいため、複数の複合体を形成します。
• MC2 タイプのカーバイドを形成し、加水分解で C2H2 を生成します。
• M3+ イオンのサイズが徐々に減少することによって引き起こされる高い分極により、Ce(OH)3 からその塩基性が徐々に減少します。ランタニド LnOH (Ln =La-Lu) の水酸化物は、Ca(OH)2 よりも塩基性が低く、Al(OH)3 よりも塩基性が高いです。

アクチニドのその他の特性は–

• すべてのアクチニドは放射性です (半減期は初期メンバーの 1 日から Lr の 3 分までの範囲です)。
• 放射能が高いため、それらの特性の研究は困難になります。
• 5f 軌道は、6s 軌道と 6p 軌道を超えて空間に広がり、結合に関与します。
• ウランは天然元素の中で最も重い元素です。ウランに続いて、原子番号が 92 を超える 12 の元素が人工的に合成され、超ウラン元素と呼ばれることもあります。

結論

ランタノイドとアクチノイドは、周期表のユニークなセクションを構成します。これらは、f 軌道が部分的に満たされた要素で構成されます。ランタノイドとアクチノイドの類似点に加えて、いくつかの違いもあります。ランタニドはオキソカチオンを形成しませんが、アクチニウムはオキソカチオンを形成できます。ランタニドでは、電子は 4f 軌道に入りますが、アクチノイドでは、電子は 5f 軌道に入ります。 4f 軌道の結合エネルギーは高く、5f 軌道の結合エネルギーは低くなります。