Différence entre les lanthanides et les actinides

Les éléments sont regroupés en blocs et en colonnes en fonction de leurs propriétés chimiques. Les éléments de composition et de propriétés chimiques similaires sont placés dans des colonnes proximales ou des blocs similaires. Le bloc f, situé dans la partie inférieure du tableau périodique des éléments, est composé de lanthanides et d'actinides. Les éléments communs à ces éléments sont partiellement remplis ou entièrement occupés par la coque. On les appelle la "série de transition intérieure".

Lanthanides

Johann Galodin a découvert les lanthanides en 1794 alors qu'il étudiait un minéral noir appelé galodonite. Les lanthanides sont composés d'éléments entre le baryum et le hafnium et sont généralement désignés sous le nom de «métaux des terres rares». Ces métaux sont blanc argenté et abondants dans la croûte terrestre, tandis que les plus légers sont plus abondants. La majorité des réserves de lanthanides se trouvent en Chine et proviennent de minerais ioniques des provinces du sud de la Chine. Les sources principales sont Bastnasite (Ln FCO3), Monazite (Ln, Th) PO4 et Xenotime (Y, Ln) PO4. Après extraction des sources principales, les lanthanides sont séparés des autres impuretés par séparation chimique, cristallisation fractionnée, méthodes d’échange d’ions et extraction par solvant. Commercialement, ils sont utilisés pour produire des supraconducteurs, des pièces automobiles et des aimants. Ils sont généralement non toxiques et ne sont pas complètement absorbés par le corps humain.

Configuration électronique

En général, les lanthanides sont trivalents, à quelques exceptions près. Les électrons 4f se situent entre les électrons trivalents intérieurs et extérieurs. En raison de sa structure stable, une fois le composé formé, il ne participe à aucune liaison chimique, ce qui rend son processus de séparation difficile. La configuration électronique 4f confère les comportements magnétiques et optiques des éléments en lanthanides. C'est la raison pour laquelle il peut être utilisé dans des tubes à rayons cathodiques. Les autres configurations de valence pour les lanthanides sont les configurations quadrivalentes et divalentes. Les lanthanides quadrivalents sont le cérium, le praséodyme et le terbium. Les lanthanides divalents sont le samarium, l'europium et l'ytterbium.

Propriétés chimiques

Les lanthanides se différencient par leur réaction à l'air au cours du processus d'oxydation. Les lanthanides lourds tels que le gadolinium, le scandium et l’yttrium réagissent plus lentement que les lanthanides plus légers. Il existe une différence structurelle avec le produit oxyde formé à partir de lanthanides. Les lanthanides lourds forment la modification cubique, les lanthanides moyens forment la phase monoclinique et les lanthanides légers pour une structure en oxyde hexagonal. Pour cette raison, les lanthanides légers doivent être stockés dans une atmosphère de gaz inerte pour éviter une oxydation rapide..

Formation complexe

Les ions lanthanides ont des charges élevées, ce qui est supposé favoriser la formation de complexes. Cependant, les ions individuels ont une taille importante par rapport aux autres métaux de transition. De ce fait, ils ne forment pas facilement de complexes. Dans les solutions aqueuses, l'eau est un ligand plus fort que l'amine; par conséquent, les complexes avec les amines ne sont pas formés. Certains complexes stables peuvent être formés avec CO, CN et un groupe organométallique. La stabilité de chaque complexe est indirectement proportionnelle aux rayons ioniques de l'ion lanthanide.

Actinides

Les actinides sont des éléments chimiques radioactifs qui occupent le bloc f du tableau périodique des éléments. Il y a 15 éléments dans ce groupe, allant de l'actinium au lawrencium (numéro atomique 89-103). La plupart de ces éléments sont fabriqués par l'homme. En raison de leur radioactivité, des éléments populaires de ce groupe, l'uranium et le plutonium, ont été utilisés pour la guerre par explosifs en tant qu'armes atomiques. Ce sont des produits chimiques toxiques qui émettent des rayons qui provoquent le cancer et la destruction des tissus. Une fois absorbés, ils migrent vers la moelle osseuse et interfèrent avec la fonction de production de sang de la moelle osseuse. En raison de leur radioactivité, leurs niveaux électroniques sont moins bien compris que ceux des lanthanides.

Propriétés chimiques

Les actinides ont plusieurs états d'oxydation. Les actinides trivalents sont l'actinium, l'uranium à travers l'einsteinium. Ils sont cristallins et ressemblent aux lanthanides. Les actinides quadrivalents sont le thorium, le protactinium, l’uranium, le neptunium, le plutonium et le berkélium. Celles-ci réagissent librement dans des solutions aqueuses, contrairement aux lanthanides. Comparés aux lanthanides, les actinides ont un état d’oxydation pentavalent, hexavalent et heptavalent. Cela permet la formation d'états d'oxydation plus élevés grâce à l'élimination des électrons situés à la périphérie dans la configuration 5f.

Formation complexe

Les actinides sont hautement radioactifs et ont une forte propension à former des réactions complexes. En raison de ses isotopes instables, certains actinides sont formés naturellement par désintégration radioactive. Ce sont l'actinium, le thorium, le protactinium et l'uranium. Dans ces processus en décomposition, les rayons toxiques. Les actinides sont capables de fission nucléaire, libérant des quantités massives d'énergie et des neutrons supplémentaires. Cette réaction nucléaire est essentielle pour créer des réactions nucléaires complexes. Les actinides sont facilement oxydables. Une fois exposés à l'air, ils s'enflamment, ce qui en fait des explosifs efficaces..

Résumé

Les lanthanides et les actinides se trouvent à proximité dans le tableau des éléments périodiques. Ce sont tous deux des métaux de transition internes, qui présentent des différences significatives. Les lanthanides remplissent les orbitales 4f et sont généralement non toxiques pour l'homme. Les actinides, quant à eux, remplissent les orbitales 5f et sont hautement toxiques, entraînant diverses maladies s’ils sont consommés accidentellement. Les actinides ont des états d’oxydation variés allant des états d’oxydation divalent à heptavalent. Ils s'oxydent et s'enflamment facilement, ce qui en fait des éléments efficaces dans la création de bombes atomiques. Les lanthanides sont utilisés dans le commerce pour les pièces automobiles, les supraconducteurs et les aimants. Les actinides sont hautement radioactifs et ont une propension accrue à subir des réactions complexes. En revanche, les lanthanides ont une configuration électronique stable et ne subissent pas facilement de réactions complexes..