A LANTANOIDÁK

1. A LANTANOIDÁK Külső elektronhéjuk nagyjából azonos: fizikai és kémiai tulajdonságaik bár fokozatosan változnak, nagyon hasonlóak és emlékeztetnek a La-ra →lantánszerű elemek – lantanoidák/lantanidák

2. A LANTANOIDÁK GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS eléggé elterjedtek, de nincsenek feldúsulásaik, két gyakorlati jelentőségű ásványa van: La,Th,LnPO4 – monacit homok, La,LnCO3F – baztnezit ELŐÁLLÍTÁS a fémkeverék előállítása: a kloridok olvadékelektrolízise, vagy kémiai redukciója (Na, Ca, Mg) a tiszta fémek előállítása: komplexeik oldószerextrakciós vagy ionkromatográfiás elválasztása, majd redukciója FELHASZNÁLÁS acélok mikroötvözői (1-2%): dezoxidáló, kéntelenítő hatás, mischmetall: Ce, La, Pr, Nd), Mg ötvözők, mágnesek gyártása, pirofórosak (tűzkő), fényporok (színes TV), ferrimágneses vegyes oxidok, szupravezetők (YBaCu3O7), katalizátorok (krakkolás), orvosdiagnosztika: Gd-komplexek

3. A LANTANOIDÁK FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAIK jól megmunkálható, kemény fémek; sok a párosítatlan elektronjuk, paramágnesesek jellemző oxidációs állapotuk a +3 (5d16s2) +4: Ce, Pr, Tb, a sor elején és a félig betöltött héj után +2: Eu, Yb, (Sm, Tm) a félig és a teljesen betöltött héj előtt az f elektronok csekély árnyékoló hatása miatt érvényesül a Ln-kontrakció; a +3 ionoknál monoton méret csökkenés, az atomi méreteknél az Eu (4f76s2) és az Yb (4f146s2) kiugrik, +2 oxidációs száma miatt.

4. A LANTANOIDÁK FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAIK reakcióképes elemek, híg savakban oldódnak, Ln(III) sók képződnek elsősorban ionos vegyületeket képeznek, → nincs határozott koordinációs szám és geometria (ez az elektrosztatikus taszítás minimumától függ, szabályos gemetriájú komplexeket képeznek), Kémiai tulajdonságaik és vegyületeik az azonos külső elektronhéj-konfiguráció miatt nagyon hasonlóak Hidridjeik LnH2 összetételűek (LnIII+2H-+e-) igen reaktívak és jó vezetők a delokalizált elektronok miatt Oxidjaik (elsősorban Ln2O3) bázikusak, savakban akvakationok formájában oldódnak; nagy koordinációs szám Halogenidjeik ionkristályos vegyületek, Komplexeik: komplexképző hajlamuk az alkáli földfémek és az átmenetifémek közötti; aminopolikarboxilátokkal, makrociklikus vegyületekkel képeznek leginkább stabilis komplexeket (kelát- és makrociklus-effektus), kis méret és ionos jelleg miatt a koordinációs szám és a geometria változatos lehet.

5. AZ AKTINOIDÁK A lantanoidákkal ellentétben az 5f és a 6d héjak elkülönülése csekély; Urán utáni – transzurán elemek

6. AZ AKTINOIDÁK GYAKORISÁG ÉS ELŐFORDULÁS a 83Bi-tól nincsen stabilis izotópjuk; a természetben csak a92U-ig fordulnak elő, efölött csak mesterségesen magreakciókkal állíthatók elő. ThO2 – 0,4-20%-ig a monacithomokban, U3O8 – uránszurokérc, K2(UO2)2(VO4)2 3H2O – karnotit a Th és az U nem ritka elemek, felezési idejük rendkívül hosszú: 232Th ~1010 év, 238U~109 év; a transzurán elemeket mesterségesen állították elő Th vagy U magok -részecskékkel vagy közepes rendszámú elemek atommagjával való bombázásával (nagy teljesítményű gyorsítók: Kalifornia, Dubna, Genf), pl.: az előállított elemek felezési ideje a rendszámmal rohamosan csökken.

7. AZ AKTINOIDÁK ELŐÁLLÍTÁS Urán: ércek H2SO4-as, HNO3-as, Na2CO3-os feltárása, anioncserés vagy extrakciós elválasztás: [UO2(SO4)2]2-, [UO2(SO4)3]4- vagy [UO2(CO3)3]3- komplex anioncserélőn jól kötődik, vagy 6-8 M HNO3-oldat tributilfoszfáttal jól extrahálható; UF4 redkciója Ca, Mg-mal, vagy olvadékelektrolízis; FELHASZNÁLÁS Atomenergia-ipar, izotóptechnika FIZIKAI ÉS KÉMIAI TULAJDONSÁGAIK fémes megjelenesű, nagy sűrűségű, viszonylag puha fémek, kémiai viselkedésük a lantanoidék és az átmentifémek között van reakcióképességük a rendszámmal nő, oxidációs állapotaik változatosak az 5f és a 6d héj alig különül el; Vegyületeik közül az UF6-ot említjük, amelyet az U izotópok gázdiffuziós elválasztásánál használnak. Komplexeikben a koordinációs szám nagy és már kovalensebb jellegűek

8. RADIOAKTÍV BOMLÁSI SOROK A természetben előforduló aktinoida elemek radioaktív izotópjai bomlási sorokban stabilis izotópokká bolmlanak le. Ezek: BOMLÁSI SOROK

13. Darmstadtium Roentgenium A TRANSZAKTINOIDÁK A 104-112: d csoport elemeihez tartoznak A transzaktinoida elemek stabilitása igen kicsi A mag héjszerkezete alapján mágikus számok: 2,8,20,50,82,114,126,164,184 A következő mágikus számok: protonra114, neutronra 184 A stabilitás szigete?

14. AZ ATOMENERGIA HASZNOSÍTÁSA Egy nukleonra eső kötési energia (Eátlag) függése a rendszámtól /tömegszámtól A könnyebb atomoknál a magfúzió, a nehezebbeknél a maghasadás jár energia felszabadulással (1 kg U ~ 106 kg kőszén, 1 kg D ~ 56000 t TNT) MAGHASADÁS: fragmensek pl.:

15. A MAGHASADÁS ÉS A MAGFÚZIÓ MAGHASADÁS: fragmensek pl.: 1938.december: Otto Hahn; 1942. december 2: Univ. Chicago Enrico Fermi, 1945.augusztus 6. Hirosima, augusztus 9. Nagaszaki; reaktoranyag: moderátor (a neutronok megfelelő energiára való lelassítása): (2H, 4He, 9Be,) 12C szabályzó rudak (a neutron-fluxus szabályzása): B-acél, BC, Cd, Hf MAGFÚZIÓ: nagyon magas hőmérséklet, plazma sűrűség és állapot szükséges H-bomba szabályozottan: a plazma ‘összetartása, bezárása’: mágneses tér segítségével, kísérleti reaktor építése: 1989. március: hidegfúzió: D2O/LiOD oldat elektrolízise, tévedés