Η ΧΗΜΕΙΑ ΠΕΡΙΓΡΑΦΕΙ ΤΗΝ ΥΛΗ . ΠΕΡΙΟΔΙΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ. 5ο μέρος Α. Διευρυμένες ομάδες Χημικών Στοιχείων. Λανθανίδες και Ακτινίδες. Τα Υπερουράνια στοιχεία. Οι Σπάνιες γαίες

Δήμητρα Σπανού, Χημικός, καθηγήτρια Β/θμιας Εκπαίδευσης με οργανική θέση στο 1ο Γυμνάσιο Δάφνης

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Οι κάθετες στήλες στον περιοδικό πίνακα ονομάζονται Ομάδες και περιλαμβάνουν στοιχεία με ιδιο αριθμό ηλεκτρονίων σθένους. Οι υποομάδες χωρίζονται σε 8   υποομάδες Α (1η, 2η, 13η έως 18η) και 10 υποομάδες Β που περιέχουν στοιχεία που διαθέτουν ηλεκτρόνια στην d υποστοιβάδα

Στις ίδιες ομάδες ενώ εξωτερική στοιβάδα  παραμένουν τα ίδια ηλεκτρόνια σθένους,  όμως προχωρόντας προς τα κάτω αυξάνεται ο αριθμός των ηλεκτρονικών στοιβάδων και επομένως και η ακτίνα τους αυξάνεται και η ηλεκτραρνητικότητα μειώνεται οπότε, οι μεταλλικές τους ιδιότητες φαίνονται αυξημένες αφού τα εξωτερικά ηλεκτρόνια απομακρύνονται ευκολότερα 

Ομάδα 1 (ΙΑ) Ομάδα των Αλκαλίων (μέταλλα)

Ομάδα 2 (ΙΙΑ) Ομάδα των Αλκαλικών γαιών (μέταλλα)

Ομάδα 3 (ΙΙΙΒ, ΙΙΙΑ) Υποομάδα του Σκάνδιου

Ομάδα 4 (ΙVΒ, IVΑ) Υποομάδα του Τιτάνιου

Ομάδα 5 (VΒ, VΑ) Υποομάδα του Βανάδιου

Ομάδα 6 (VIΒ, VIΑ) Υποομάδα του Χρώμιου

Ομάδα 7 (VIIB, VIIA) Yποομάδα του Μαγγάνιου

Ομάδα 8 (VIIIB, VIIIA) Yποομάδα του Σίδηρου

Ομάδα 9 (VIIIc, VIIIA)  Υποομάδα  του Κοβάλτιου

Ομάδα 10 (VIIIB, VIIIA) Υποομάδα του Νικέλιου

Ομάδα 11 (IB, IB) Υποομάδα του Χαλκού

Ομάδα 12 (IIB, IIB) Yποομάδα του Ψευδάργυρου

Oμάδας 13 ( ΙΙΙΑ IIIB) Υποομάδα του Βόριου

Ομάδα  14 (IVA, IVB) Υποομάδα του Άνθρακαα 

Ομάδα 15(VIIIB, VIIIA

του Αζώτου

4 στοιχεία της ομάδας 16 του Οξυγόνου

Όλα τα Αλογόνα της ομάδας 17

Όλα τα ευγενή αέρια της ομάδας 18

Μεταβατικά μέταλλα τομέα f 

Τα στοιχεία αυτά βρίσκονται σε δευτερεύουσες ομάδες του περιοδικού πίνακα γιατί ενώ συμπληρώνουν τις στοιβάδες ηλεκτρονίων έως την s (με 1 ή 2 ηλεκτρόνια) τοποθετούν τα επόμενα  ηλεκτρόνια τους στην f υποστοιβάδα της προηγούμενης στοιβάδας τους.

γιατί, τα s τροχιακά στα στοιχεία του d τομέα, βρίσκονται σε χαμηλότερη ενεργειακή κατάσταση από τα ηλεκτρόνια της f υποστοιβάδας της προηγούμενης ηλεκτρονικής στοιβάδας. 

Στοιχεία της 6ης περιόδου με ατομικό αριθμό από 58-71 και εδώ ανήκουν οι λανθανίδες 

Στοιχεία της 7ης περιόδου με ατομικό αριθμό από 90-103 και εδώ ανήκουν οι ακτινίδες

ΤΟΜΕΑΣ F. 6Η ΠΕΡΙΟΔΟΣ

ΟΙ ΛΑΝΘΑΝΙΔΕΣ

γαδολινιτης (Ce, La, Nd, Y)2 FeBe₂Si₂O₁₀ ,

Οι Λανθανίδες είναι μια ομάδα 15 χημικών στοιχείων που ακολουθούν το λανθάνιο Ζ=57 με ατομικούς αριθμούς 58- 71

Το στοιχείο λανθάνιο που βρίσκεται στον 6η περίοδο του  τομέα d στην ΙΙΙΒ ομάδα του Σκάνδιου και έχει αριθμούς οξείδωσης +3, +2 και ηλεκτρονιακή διαμόρφωση  [ Xe ] 5d¹ 6s²

και ατομικό αριθμο 57 βρίσκεται στον τομέα d  γιατί 

αρχίζει η τοποθέτηση ενός ηλεκτρονίου στην  υποστοιβάδα 5d

Όμως στα χημικά στοιχεία μετά από το Λανθάνιο δεν συνεχίζεται η τοποθέτηση ηλεκτρονίων στην 5d αλλά, στην 4f (έως το Ευρώπιο , στην συνέχεια για 1 στοιχείο τοποθετείται ξανά στην 5d και τα υπόλοιπα ξανά στην 4f έως την πλήρωση).

 57 La Lantanum : [Xe] 5d¹ 6s²  

 58 Ce Δημήτριο : [Xe] 4f² 6s^{2   ,} 59 Pr Praseodymus : [Xe] 4f³ 6s^{2  ,} 60 nd νεοδύμιο : [xe] 4f⁴ 6s^{2  ,}  61 μ.μ. Promethium : [Xe] 4f⁵ 6s^{2  ,} 62 Sm Samarium : [Xe] 4f⁶ 6s^{2  ,}  63 eu europium : [Xe] 4f⁷ 6s^{2  ,}64 Gd γαδολίνιο : [Xe] 4f⁷ 5d¹ 6s^{2   ,} 65 Tb Τέρβιο : [Xe] 4f⁹ 6s²

 66 Dy Dysprosium : [Xe] 4f¹⁰ 6s^{2  ,}  67 Ho Holmius : [Xe] 4f¹¹ 6s^{2   ,}  68 er Erbium : [Xe] 4f¹² 6s^{2  , ,}69 Tm Thulium : [Xe] 4f¹³ 6s²

70 Yb Ytterbium : [Xe] 4f¹⁴ 6s^{2  ,} 71 Lu Lutetius : [Xe] 4f¹⁴ 5d¹ 6s²

που αποτελούν τις Λανθανίδες, μετά την πλήρωση της 6s γίνεται τοποθέτηση ηλεκτρονιων στην 4f δηλαδή στην προ-προηγουμενη περίοδο βάσει της τοποθέτησης με την αρχή της ελαχίστης ενέργειας. Στην συνέχεια σε όλες τις ακτινιδες έως το Υπερόβιο 

γεμίζει το 4f έως να πληρωθεί με 14 ηλεκτρόνια στο Λουτέσιο

Όλες οι λανθανίδες σχηματίζουν κατιόντα αριθμού οξείδωσης +3. Ορισμένες με +2 και +4 και δημιουργούν πάντα ιοντικούς δεσμούς.

ΤΟΜΕΑΣ F 7η ΠΕΡΙΟΔΟΣ

ΑΚΤΙΝΙΔΕΣ

Οι Ακτινίδες είναι μια ομάδα 15 χημικών στοιχείων που ακολουθούν το Ακτίνιο Ζ=89 με ατομικούς αριθμούς 89-103

Το στοιχείο Ακτίνιο που βρίσκεται στον 7η περίοδο του  τομέα d στην ΙΙΙΒ ομάδα του Περιοδικού Πίνακα και έχει αριθμούς οξείδωσης +3,  και ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 6d¹ 7s²

Τα Χημικών Στοιχείων που ακολουθούν με Ζ από 89-103 μοιάζουν με το Ακτίνιο ως προς τις χημικές τους ιδιότητες και αποτελούν μαζύ την ομάδα των Ακτινίων. Τα Στοιχεία αυτά αν και έχουν εξωτερικά ηλεκτρόνια στην 7s (και το ακτίνιο ξεκινά τοποθέτηση 1 ηλεκτρονίου στην 6 d)  συμπληρώνουν αμέσως μετά   την 5f υποστοιβάδα

90 Th Θόριο   ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 6d² 7s²

 91 Pa Πρωταακτίνιο ,  ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

 με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση Rn] 5f² 6d¹ 7s²

 92 U Ουράνιο,  ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

 με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f³ 6d¹ 7s²

 93 Np Ποσειδώνιο   ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση  [Rn]^{5f 4} 6d¹ 7s²

94 Pu Πλουτώνιο  ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

 με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f⁶ 7s²

95 Am Αμερίκιο   ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση  [Rn] 5f⁷ 7s²

96 Cm Κιούριο  ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

 με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f⁷ 6d¹ 7s²

97 Bk Μπερκέλιο   ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f⁹ 6d⁰ 7s²

98 Cf Καλιφόρνιο   ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f¹⁰ 7s²

99 Es Αϊνστάνιο  ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

 με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f¹¹ 7s²

100 Fm Φέρμιο    ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f¹² 7s²

101 Md Μεντελέβιο   ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση  [Rn] 5f¹³ 7s²

102 Nο Νομπέλιο   ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονιακή διαμόρφωση [Rn] 5f¹⁴ 7s²

  103 Lr   Λωρέντσιο  ακολουθούν το Ακτίνιο και ανήκει στην 3η ομάδα και στην 7η περίοδο του Περιοδικού Πίνακα

με ηλεκτρονική διαμόρφωση [Rn] 5f¹⁴7s²7p¹

Οι ακτινίδες χωρίζονται σε 2 κατηγορίες , αυτές έως το στοιχείο Ουράνιο με Ζ=92 και αυτές που έχουν Ζ μεγαλύτερο του 92 και λέγονται Υπερουράνια στοιχεία

Από αυτά  : τα Ποσειδώνιο, Πλουτώνιο, Αμερίκιο, Κιουριο, Μπερκέλιο, Καλιφόρνιο, Μεντελέβιο, Νομπέλιο, Λωρέντσιο παρασκευάζονται τεχνητά με βοβαρδισμό σωματιδίων (νετρονίων, α, δευτερονίων,οβίδες Ν, οβίδες Β) , ενώ το Αϊνστάνιο και το Φέρμιο βρίσκονται σε προϊόντα θερμοπυρηνικής έκρηξης

ΣΠΑΝΙΕΣ ΓΑΙΕΣ

Οι σπάνιες γαίες αποτελούνται από 16 χημικά στοιχεία. Είναι το χημ. στοιχείο Ύπτιο με ατομικό αριθμό 39 και τα 15 στοιχεία των λανθανιδών από το Λανθάνιο με ατομικό βάρος 57 έως το Λουτέτιο με ατομικό αριθμό 71

Ονομάστηκαν σπάνιες παρ' ότι υπάρχουν ορισμένα (Λανθάνιο, Δημήτριο, Νεοδήμιο) σε σχετική αφθονία στον φλοιό

 της γης σε ορυκτά οξείδια και άλατα, ενώ άλλα είναι, εξαιρετικά σπάνια  (το Ευρώπιο, το Τέρβιο και το Θούλιο). Το Προμήθειο παρασκευάστηκε τεχνητά

Οξείδιο του Ύπτιου, Οξείδιο του Δημήτριου

 Ονομάστηκαν  γαίες   γιατί τα οξείδιά τους είναι γαιώδους μορφής.

Είναι πολύτιμα σε εφαρμογές και χρήσεις προϊόντων υψηλής τεχνολογίας, αλλά η εξόρυξή τους είναι προβληματική γιατί συνδέεται με την παρουσία ραδιενέργειας λόγω υψηλών συγκεντρώσεων Ουρανίου και Θορίου

Δήμητρα Σπανού

ΠΗΓΕΣ

Σπάνιες γαίες - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

Λανθανίδες - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

Ακτινίδες - Βικιπαίδεια (wikipedia.org)

370px-Cerium(IV)_oxide

https://el.wikipedia.org/wiki/%CE%91%CE%BA%CF%84%CE%B9%CE%BD%CE%AF%CE%B4%CE%B5%CF%82