Lanthanoidy a aktinoidy. Lanthanoidy Výskyt a vlastnosti  Výskyt: "ceritové zeminy", at. č. 57-63 ___________________________________________________________.

Prezentace na téma: "Lanthanoidy a aktinoidy. Lanthanoidy Výskyt a vlastnosti  Výskyt: "ceritové zeminy", at. č. 57-63 ___________________________________________________________."— Transkript prezentace:

1 Lanthanoidy a aktinoidy

2 Lanthanoidy Výskyt a vlastnosti  Výskyt: "ceritové zeminy", at. č. 57-63 ___________________________________________________________ ___________ "yttriové zeminy", at. č. 64-71 Relativní výskyt lanthanoidů[1] v jejich minerálech odpovídá obecnému pravidlu Harkinsovu[2], podle kterého se hojněji vyskytují prvky se sudým atomovým číslem než s atomovým číslem lichým. Nejhojněji je zastoupen cer ( 58 Ce) a asi o polovinu méně je lanthanu ( 57 La). Ostatní lanthanoidy jsou zastoupeny 10- až 20krát méně.[1][2] Oddělit lanthanoidy od ostatních doprovodných prvků, jako je thorium, železo a hliník, se v současné době provádí podstatně rychleji extrakcí z roztoku nebo pomocí měniče iontů.

3 Lanthanoidy Význam, sloučeniny  Fyzikální a chemické vlastnosti  Charakteristickou periodickou vlastností lanthanoidů je barva jejich kationtů v oxidačním čísle III).  Lanthanoidy jsou silně elektropozitivní a reaktivní kovy. Eu s největším kovovým poloměrem je nejreaktivnější. Na vzduchu ztrácejí lesk, zapáleny hoří na vzduchu nebo v kyslíku za vzniku oxidů M 2 O 3.  Kromě převládajícího oxidačního čísla (+III) existují oxidační čísla (II) a (IV) některých prvků (kationty Nd 2+, Sm 2+ (krvavě červený), Eu 2+ (bezbarvý), Dy 2+, Tm 2+ (fialově červený), Yb 2+ (žlutozelený), Ce 4+ (oranžový), Pr 4+ (bezbarvý), Tb 4+ (bezbarvý)).  Oxidy některých lanthanoidů se uplatňují také na televizních obrazovkách jako fosforeskující látky.

4 Lanthanoidy Význam, sloučeniny  Sloučeniny  Nejstabilnějšími oxidy Ce, jsou CeO 2. Další oxidy jsou NdO a SmO (zlatožluté), EuO (tmavě červený) a YbO (šedobílý) se strukturou NaCl.  Bezvodé halogenidy MX 3 jsou iontové krystalické látky s vysokou teplotou tání a s výjimkou fluoridů, které jsou nerozpustné ve vodě, jsou hygroskopické a na vlhkém vzduchu se roztékají. Chloridy MCl 3 tvoří hexahydráty MCl 3 ∙6H 2 O, které při zahřátí přecházejí v chloridoxidy MOCl.  Dusičnany M(NO 3 ) 3 tvoří podvojné sloučeniny, z nichž se (NH 4 ) 2 [Ce(NO 3 ) 6 ]∙4H 2 O používá obvykle v analytické chemii při oxidacích cerem (+4) ("cerimetrie").  Ce 4+ + e- ↔ Ce 3+ E° = +1,72 V oranžový bezbarvý

5 Aktinoidy  Výskyt v přírodě a výroba Th monazitové písky (až 20 % ThO 2 ), thorit Th[SiO 4 ], uranothorit (Th, U)[SiO 4 ] U uraninit UO 2, smolinec U 3 O 8 a další  Skupinu aktinoidů tvoří čtrnáct prvků od thoria 90Th k lawrenciu 103Lr, které v periodické soustavě následují za aktiniem 89Ac. Tyto prvky jsou analoga lanthanoidů a vznikají zaplňováním orbitalu 5f. Před rokem 1940 byly známy pouze aktinoidy, které se vyskytovaly v přírodě. Všechny transurany se připravují uměle.  Všechny známé izotopy aktinoidů jsou radioaktivní s takovým poločasem rozpadu, že jenom Th, U a snad Pu mohly přetrvat od vzniku sluneční soustavy. Protaktinium Pa bylo nalezeno v přírodě jako člen rozpadové řady uranu 23892U (poločas rozpadu 6,7 h).

6 Aktinoidy  V temně zeleném až smolně černém jáchymovském směsném oxidu smolinci U 3 O 8 (= UO 2 ∙2UO 3 ) našel v roce 1789 Martin Heinrich Klaproth nový prvek a nazval jej podle nedávno předtím objevené planety - uran. Minerál byl až do této doby považován za směsný oxid zinku, železa a wolframu. Neuvažujeme-li neptunium 93Np a plutonium 94Pu, které se v přírodě téměř nevyskytují, má uran nejvyšší atomovou hmotnost a nejvyšší náboj jádra ze všech přírodních prvků. Je tedy v jistém smyslu „praotcem“ ([1]) uranové a aktiniové rozpadové řady.[1]  Uran se již dlouho používá v malém množství pro barvení skla a keramiky na žluto. Dnes je hlavně významným jaderným palivem.  [1] Podle německé slovní hříčky je “Ur-ahn”-em uranové a aktiniové rozpadové řady! [1]

7 Aktinoidy  Fyzikální a chemické vlastnosti  Fyzikální vlastnosti ____________________________________________________________ Konečným stálým produktem radioaktivního rozpadu přírodních dlouhodobých izotopů 232 Th, 235 U, 238 U a 241 Pu je 208 Pb, 207 Pb, 207 Pb a v posledním případě 209 Bi.  Při jaderném štěpení dochází k rozpadu velkého jádra na dvě menší jádra bohatá na enrgii a několik neutronů. Pokud je neutronů dostatečné množství a mají odpovídající energii, mohou způsobit štěpení dalších jader, a tak zahájit samovolnou řetězovou reakci. Kinetická energie hlavních fragmentů se mění na teplo srážkami s okolními atomy. Množství tepla takto uvolněného je asi 106krát větší než množství tepla uvolněného spálením stejného množství hořlavého materiálu (uhlí).

8 Aktinoidy  Kovy mají obvyklý stříbřitý lesk a rozdílné struktury na základě nejtěsnějšího uspořádání typického pro kovy.  Sloučeniny  Bílý a žáruvzdorný oxid thoričitý ThO 2 se nachází v přírodě jako minerál thorianit a jako minerál cerianit (Ce, Th)O 2. Má nejvyšší teplotu tání ze všech oxidů vůbec (3390 °C).  Zahříváním směsi oxidů aktinoidů a oxidů alkalických kovů lze připravit příslušné směsné oxidy. Nejznámější jsou uranany o stechiometrickém složení MUO 4, MUO 5, MUO 6 a MU 2 O 7. Na 2 U 2 O 7 se používá pod názvem uranová žluť k barvení porcelánu.  [ [