στ- Στοιχείο μπλοκ ως στοιχείο εσωτερικής μετάβασης

Τα στοιχεία μπλοκ f είναι τα στοιχεία στα οποία το τελευταίο ηλεκτρόνιο θα εισέλθει στο τροχιακό f, μέλη της τρίτης ομάδας. Χωρίζονται σε δύο ομάδες που ονομάζονται λανθανίδες και ακτινίδες. Τοποθετούνται στο κάτω μέρος του περιοδικού πίνακα.

Λόγω της τοποθέτησής τους και της ηλεκτρονικής τους διαμόρφωσης f, τα στοιχεία μπλοκ είναι γνωστά ως στοιχεία εσωτερικής μετάβασης.

Στα στοιχεία f-μπλοκ, τα τελευταία ηλεκτρόνια ή ηλεκτρόνια σθένους εισέρχονται γενικά σε τροχιακά (n-2)f που είναι εσωτερικά στα μεταβατικά στοιχεία (n-1)d, γνωστά ως εσωτερικά μεταβατικά στοιχεία. Η ηλεκτρονική τους διαμόρφωση είναι (n-2)f1-14, (n-1)d⁰-1,ns²

f-μπλοκ στοιχεία ως στοιχεία εσωτερικής μετάβασης

Τα στοιχεία f-block είναι τα στοιχεία στα οποία γεμίζονται τα ηλεκτρόνια του φλοιού σθένους σε ένα υποκέλυφος f.

Χωρίζονται σε δύο υποκατηγορίες

•       Λανθανίδη - οι περισσότερες λανθανίδες είναι άχρωμες,

Το διαφοροποιητικό ηλεκτρόνιο ή ηλεκτρόνιο σθένους εισέρχεται στο υποκέλυφος 4f, γνωστό και ως σπάνια γη. Η ενέργεια δέσμευσης του 4f είναι υψηλότερη.

•       Ακτινοειδές – τα περισσότερα είναι έγχρωμα και τα διαφοροποιητικά ηλεκτρόνια εισέρχονται σε ένα υποκέλυφος 5f. Η ενέργεια δέσμευσης των 5f είναι χαμηλότερη.

Λανθανίδη

Ηλεκτρονική διαμόρφωση – [Xe] 4f¹-14 5dº-1 6s²

•       Είναι στοιχεία σπάνιων γαιών που βρίσκονται φυσικά στη γη. Το Lanthanide περιλαμβάνει συνολικά 14 τεμάχια που κυμαίνονται από το ατομικό αρ. 57 (δημήτριο) έως 71 (λουτέτιο). Κάθε πτυχή είναι ραδιενεργή εκτός από το προμέθιο ως
•       Τα σημεία τήξης και βρασμού τους είναι υψηλότερα από άλλα στοιχεία, αλλά δεν ακολουθούν τις κοινές τάσεις.
•       Οι λανθανίδες έχουν χρωματιστά ιόντα λόγω μη ζευγαρωμένων ηλεκτρονίων.
•       Δεν έχουν υψηλότερη ενέργεια ιονισμού λόγω του μεγάλου μεγέθους τους από τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών.
•       Οι λανθανίδες είναι πολύ αντιδραστικές λόγω της χαμηλής ενέργειας ιονισμού τους.
•       Έχουν μεγάλο μέγεθος ιόντων και λόγω αυτού, έχουν ελάχιστη τάση να σχηματίζουν σύνθετες ενώσεις συντονισμού.
•       Η πιο κοινή κατάσταση οξείδωσης των λανθανιδών είναι +3, αλλά ορισμένες έχουν επίσης καταστάσεις οξείδωσης +2 και +4. Λειτουργούν ως πολύ καλός αναγωγικός και οξειδωτικός παράγοντας χάνοντας και κερδίζοντας ηλεκτρόνια.
•       Η συστολή της λανθανίδης είναι η σταδιακή μείωση της ατομικής και ιοντικής ακτίνας των στοιχείων λανθανίδης με αύξηση του πυρηνικού αριθμού.

Αιτία συστολής της λανθανίδης

Όταν ανεβαίνουμε στη σειρά λανθανιδών, υπάρχει μια προσθήκη ηλεκτρονίων σε κάθε επίπεδο. Επίσης, υπάρχει μια αύξηση στο πυρηνικό φορτίο σε κάθε επίπεδο, αυξάνοντας την έλξη μεταξύ του πυρηνικού και του εξώτατου κελύφους σε κάθε βήμα.

Αλλά η επίδραση θωράκισης των ηλεκτρονίων 4f είναι κατώτερη λόγω του σχήματος των τροχιακών τους, επομένως δεν μπορούν να θωρακίσουν την ελκτική δύναμη του πυρήνα. Τα ηλεκτρόνια 4f δεν μπορούν να καλύψουν την έλξη προς τα μέσα του πυρήνα.

Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μια αυξημένη πυρηνική έλξη μεταξύ του πυρήνα και των εξώτατων ηλεκτρονίων που γίνεται η αιτία για το μικρό μέγεθος της ιοντικής και ατομικής ακτίνας.

Ακτινοειδές

Ηλεκτρονική διαμόρφωση – [Rn]5f1-14 6d⁰-1 7s²

•       Αυτή η σειρά αποτελείται από 14 στοιχεία που κυμαίνονται από ατομικό αρ. 89 (ακτίνιο) έως 103 (λαυρένιο).
•       Δεν υπάρχουν φυσικά στη γη. Είναι τεχνητά στοιχεία και είναι επίσης γνωστά ως υπερουρανικά στοιχεία, τα οποία εμφανίζονται πέρα ​​από το ουράνιο με ατομικό αριθμό μεταξύ 92 και 103.
•       Το ηλεκτρόνιο σθένους στις ακτινίδες εισέρχεται σε ένα τροχιακό 5f.
•       Η κοινή κατάσταση οξείδωσης που παρουσιάζουν αυτά τα στοιχεία είναι +3, αλλά μπορούν επίσης να δείχνουν +7.
•       Η συστολή των ακτινοειδών είναι σχεδόν παρόμοια με τη συστολή των λανθανιδών λόγω της κακής επίδρασης θωράκισης των ηλεκτρονίων 5f.
•       Έχουν υψηλότερα σημεία τήξης και τήξης.
•       Τα ακτινοειδή σχηματίζουν επίσης έγχρωμα ιόντα.
•       Οι ακτινίδες είναι ραδιενεργές. Λόγω αυτής της φύσης, χρησιμοποιούνται για την κατασκευή πυρηνικών όπλων και χρησιμοποιούνται σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.
•       Απελευθερώνουν υδρογόνο όταν αντιδρούν με βραστό νερό ή αραιό οξύ.

2Ln + 6HX → 2LnX3 + 3H2

Χαρακτηριστικά των στοιχείων εσωτερικής μετάβασης

•       Σχηματίζουν έγχρωμα ιόντα και τείνουν επίσης να δημιουργούν ένα σύμπλεγμα ενώσεων συντονισμού. Παράδειγμα [Ti(H20)6]+3

•       Έχουν διάφορες καταστάσεις οξείδωσης, αλλά η πιο κοινή είναι +3
•       Και τα δύο λανθανοειδή και ακτινοειδή είναι ηλεκτροθετικά, γεγονός που τα καθιστά πολύ αντιδραστικά
•       Έχουν ιδιότητες συστολής
•       Είναι παραμαγνητικά
•       Παρουσιάζουν συστολή λανθανοειδών και ακτινοειδών λόγω κακής θωράκισης των τροχιακών 4f

Συμπέρασμα

Τα τροχιακά f είναι γνωστά ως εσωτερικά μεταβατικά στοιχεία λόγω της εισαγωγής ηλεκτρονίων κελύφους σθένους στα τροχιακά (n-2)f.

Δείχνουν πολλές ιδιότητες στις οποίες η συστολή του λανθανιδίου τραβά την προσοχή μας λόγω των φτωχών θωρακικών επιδράσεων των τροχιακών 4f. καταλήγει σε μικρότερο μέγεθος λανθανιδών. Βρίσκονται φυσικά στη γη, και μερικά είναι επίσης τεχνητά. τα περισσότερα από αυτά είναι ραδιενεργά