Srednjoškolski centar „Gemit Apeiron“
Banja Luka
Maturski rad iz hemije
LANTANOIDI I AKTINOIDI
Mentor:
Učenik:
Banja Luka, maj 2020. godine
Lantanoidi i aktinoidi
Maturski rad
metali, prelazni metali i slabi metali. Halogeni elementi i plemeniti gasovi spadaju u nemetale.
Pored svih ovih grupa imamo i dvije grupe metala a to su Lantanoidi i Aktinoidi. Oni se zapravo
nazivaju „rijetki zemni metali“ ili unutrašnji prelazni metali jer porastom atomskog broja
popunjavaju se elektronima 4
f
i 5
f
orbitale. Ime su dobili prema prvom elementu u njihovoj
sporednoj grupi (lantan i aktinij), i ima ih u svakoj periodu po 14. Upravo će o njima biti govora
u ovom radu, gdje će u okviru njih biti ukratko riječi u svakom elementu iz te dvije grupe.
4
Lantanoidi i aktinoidi
Maturski rad
2 LANTANOIDI
2.1 Pojam i opšte osobine
Lantanoidi ili lantanidi (Ln) su grupa od 15 elemenata, počevši od lantana s atomskim
brojem 57 do lutecijuma s atomskim brojem 71. Pripadaju
f
-bloku elemenata (4
f
), a smješteni su
odvojeno na dnu periodnog sistema jer pokazuju vrlo slična svojstva, zajedno s 5
f
grupom
elemenata koji se nazivaju aktinoidi.
2
Tačnije, smješteni su u periodnom sistemu u IIIb grupi, a u
6. periodi zajedno sa lantanom na jedno mjesto (poslije barijuma
56
Ba), po čemu su dobili i naziv.
Elementi IIIb grupe nazivaju se zemnim metalima, pa su se lantanoidi ranije zvali „rijetkim
zemljama“.
Slika 1
. Povezanost orbitalnog popunjavanja i periodne tablice
Najvažniji izvor lantanoida je monacit, najčešće u vidu pjeska (po sastavu kompleksni
ortofosfat) i nalazi se u Brazilu, Indiji, Australiji, Južnoj Africi, i Sjedinjenim Američkim
Državama. Pored monocita, tu su još i gadolinit (kompleksni silikat) i ksenotim (pretežno sadrži
itrijumfosfat). Sastav monacita varira u zavisnosti od njegove lokacije, ali generalno sadrži oko
50% lantanoidnih jedinjenja. Zbog sličnosti njihove strukture i njihovih zajedničke pojave,
2
Cotton, S.:
Lanthanide and Actinide Chemistry
, John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 2006.
5
Lantanoidi i aktinoidi
Maturski rad
Porastom atomskom broja kod ovih elemenata, raste naelektrisanje jezgra, što uzrokuje
smanjenje metalnih i jonskih radijusa elemenata i dovodi do kontrakcije lantanoida, usljed čega
se javljaju razlike u svojstvima elemenata. Ovo svojstvo lantanoida važno je i za elemente koji
dolaze poslije njih u periodnom sistemu elemenata, jer im je metalni radijus (usljed kontrakcije
lantanoida) kraći nego što bi trebalo da bude na osnovu položaja u periodnom sistemu elemenata.
Temperature topljenja pokazuju sa manjim izuzecima, pravilan porast s porastom
atomskog broja elemenata, a raste i energija jnoizacije (nešto sporije od očekivane). Mala
vrijednost koeficijenta elektronegativnosti (1,1 - 1,2) i standardnih redoks-potencijala (-2,48 V
do -2,25 V) ukazuju na pretežno jonski karakter ovih elemenata. Po vrijednosti standardnih
redoks-potencijala bliski su alkalnim i zemnoalkalnim metalima.
2.2 Hemijski elementi iz grupe lantanoida
Lantanoidi se dijele na lake (cerijumove) lantanoide, koji obuhvataju sve elemente do
europijuma, i teške (itrijumove) lantanoide kojima pripadaju ostali lantanoidi. Dvojni sulfati
teških lantanoida i alkalnih metala su rastvorivi u vodi, a laki nisu
. Cerijumovi
ili
laki
lantanoidi
su: cerijum (Ce), prazeodimijum (Pr), neodimijum (Nd), prometijum (Pm), samarijum (Sm),
europijum (Eu); a
itrijumovi
ili
teški
lantanoidi su: gadolinijum (Gd), terbijum (Tb), disprozijum
(Dy), holmijum (Ho), erbijum (Er), tulijum (Tm), iterbijum (Yb) i lutecijum (Lu).
Tabela 1.
Lantanoidi (atomski broj, hemijski simbol, godina otkrića i elek. konfiguracija)
Atomski broj
Hemijski
element
Hemijski
simbol
Godina
otkrića
Elektronska
konfiguracija
57
Lantan
La
1839
[Xe] 5d
1
6s
2
58
Cerijum
Ce
1803
[Xe] 5d
0
4f
2
6s
2
59
Prazeodijum
Pr
1885
[Xe] 5d
0
4f
3
6s
2
60
Neodimijum
Nd
1885
[Xe] 5d
0
4f
4
6s
2
61
Prometijum
Pm
1947
[Xe] 5d
0
4f
5
6s
2
62
Samarijum
Sm
1896
[Xe] 5d
0
4f
6
6s
2
63
Europijum
Eu
1896
[Xe] 5d
0
4f
7
6s
2
7
