3. skupina, lantanoidi in aktinoidi

Question 1

elementi 3. skupine
elementi lantanoidov in aktinoidov

nahajališča

značilnosti

Answer 1

Sc skandij
Y itrij
La lantan
Ac aktinij
Ce-Lu
Th-Lr

v naraviji in ni tako malo
nahajajo se v “monacitnem pesku”, zaradi podobnih lastnosti, jih ločujemo z ionskimi izmenjevalci (La’3+ vezan najmočneje, Lu’3+ najšibkeje)

pri lantanoidnih se polnijo f orbitale: lantanoidna kontrakcija okoli 15%
ionski polmeri lantanoidov so manjši od pričakovanih

Question 2

Sc in Y

Answer 2

skandij ima manjši radij kot katerikoli lantanoid, deloma je po lastnostih podoben Al, deloma Ln

atom Y (itrij) in ion Y’3+ imata primerljive radije kot Tb in Dy , itrij ima podobne lastnosti kot lantanoidi

Question 3

značilnosti lantanoidov
koordinacijsko št

Answer 3

lantanoidi so močni reducenti→ imajo negativne elektrodne potenciale
reagirajo z vodo: s hladno počasi, s segrevanjem zelo hitro
reagirajo z večino kovin
s kovinami tvorijo zlitine

v spojinah koordinacijsko št. +3
oksidi Ln2O3, izjeme: CeO2 in Pr4O7

Question 4

oksidi lantanoidov
reakcija z vodo in CO2

nastanek soli

koordinacijsko št.

hidroksidi

Answer 4

oksidi teh elementov so bazični
bazičnost pada sorazmerno z manjšanjem ionov→ lantanoidna kontrakcija
reagirajo z vodo in CO2
Ln2O3 + CO2 →Ln2(CO3)3
Ln2O3 + H2O → Ln(OH)3

soli dobimo z raztapljanjem oksidov v kislinah
pri tem vedno nastanejo hidrati

koordinacijsko št. Ln’3+ 8 ali 9 : La, Ce, Pr
[Ln(H2O)8ali9]’3+
[Ln(H2O)8]’3+ + H2O ⇿ [Ln(OH)(H2O)7]’2+ + H3O+

hidroksidi Ln(OH)3 niso amfoterni
La(OH)3 proti Lu(OH)3 bazičnost se manjša
ker
La’3+ pri Lu’3+ radij se manjša

Question 5

spojine z oksidacijskim št. +4
reakcija Ce s kisikom
+ kisline

Answer 5

reakcija Ce s kisikom → CeO2
CeO2 + kislina → Ce(3+) soli

ion Ce’4+ je močan oksidant

znane tudi Pr in Tb spojine z oksidacijskim št. +4 (fluoridi)

Question 6

spojine z oksidacijskim št. +2

Answer 6

znane pri Sm, Eu in Yb

Eu(2+) spojine → redukcija raztipin Eu(3+) spojin (Zn, Mg)
vodne raztopine Eu(2+) soli obstojne le brez prisotnosti kisika

Sm(2+) in Yb(2+) spojine → redukcija z Na-amalgamom ali katodna redukcija

raztopine Sm(2+) in Yb(2+) oksidirata že z vodo
znane spojine Sm(2+) in Yb(2+) v trdnem stanju

Question 7

Ac in aktinoidi

Answer 7

polnile naj bi se 5f orbital

Ac, Th in Pa nastanejo pri radioaktivnem razpadu U

U alfa→ Th beta→ Pa alfa→ Ac

Question 8

uranovi izotopi

kdaj poteče verižna reakcija?

Answer 8

U235→ primeren za jedrsko tehnologijo, cepijo ga počasni nevtroni (ki imajo termično E=2,4kJ/mol)
U238→ cepijo ga hitri nevtron E=190x10’6 kJ/mol
U233

Question 9

atomska bomba in jedrski reaktor

uran v jedrski tehnologiji

Answer 9

atomska bomba:
presežena kritična masa U235
nekontrolirana verižna reakcija
eksplozija
za eksplozijo je treba tudi dovolj časa zadržati mase skupaj

jedrski reaktor:
skoraj kritična masa U235
cepitev jeder kontrolirana
tudi z moderatorji nevtronov

uran je pomemben v jedrski tehnologiji
tehnološko pomembno je pridobivanje UF6, ki je najtežji znani plin in ga uporabljajo za ločitev uranovih izotopov z difuzijo v plinski fazi
UO2 + HF → UF4 + H2O
UF4 + ClF3 → UF6 + Cl2

Question 10

razpolovni čas

Answer 10

N0= št. radioaktivnih delcev v času t=0
N = št. radioaktivnih delcev v času t

hitrost radioaktivnega razpada:
-dN/dt = kN

N= N0 x e’-kt

pri razpolovnem času t1/2→ N= N0/2