A LANTANOIDÁK Külső elektronhéjuk nagyjából azonos: fizikai és kémiai tulajdonságaik bár fokozatosan változnak, nagyon hasonlóak és emlékeztetnek a La-ra.

Az előadások a következő témára: "A LANTANOIDÁK Külső elektronhéjuk nagyjából azonos: fizikai és kémiai tulajdonságaik bár fokozatosan változnak, nagyon hasonlóak és emlékeztetnek a La-ra."— Előadás másolata:

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,LnPO 4 – monacit homok, La,LnCO 3 F – 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 (YBaCu 3 O 7 ), 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 (5d 1 6s 2 ) +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 (4f 7 6s 2 ) és az Yb (4f 14 6s 2 ) 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 LnH 2 összetételűek (Ln III +2H - +e - ) igen reaktívak és jó vezetők a delokalizált elektronok miatt Oxidjaik (elsősorban Ln 2 O 3 ) 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 83 Bi-tól nincsen stabilis izotópjuk; a természetben csak a 92 U-ig fordulnak elő, efölött csak mesterségesen magreakciókkal állíthatók elő. ThO 2 – 0,4-20%-ig a monacithomokban, U 3 O 8 – uránszurokérc, K 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 3H 2 O – karnotit a Th és az U nem ritka elemek, felezési idejük rendkívül hosszú: 232 Th ~10 10 év, 238 U~10 9 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 H 2 SO 4 -as, HNO 3 -as, Na 2 CO 3 -os feltárása, anioncserés vagy extrakciós elválasztás: [UO 2 (SO 4 ) 2 ] 2-, [UO 2 (SO 4 ) 3 ] 4- vagy [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 3- komplex anioncserélőn jól kötődik, vagy 6-8 M HNO 3 - oldat tributilfoszfáttal jól extrahálható; UF 4 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 UF 6 -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

9

10

11

12

13 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? Darmstadtium Roentgenium

14 AZ ATOMENERGIA HASZNOSÍTÁSA Egy nukleonra eső kötési energia (E átlag ) függése a rendszámtól /tömegszámtól A könnyebb atomoknál a magfúzió, a nehezebbeknél a maghasadás jár energia felszabadulással (1 kg U ~ 10 6 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): ( 2 H, 4 He, 9 Be,) 12 C 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: D 2 O/LiOD oldat elektrolízise, tévedés