Átmenetifémek csoportjai 7. (mellék)csoportEl őfordulás: • Mn: 106 ppm, 0,08 % (Fe,Ti, Mn a...

Átmenetifémek csoportjai7. (mellék)csoport

Mn, Tc, Re – mangán, technécium, réniumfém Mn: Scheele - 1774Re: Perrier, Segré - 1925Tc: mesterséges elem, Noddad, Tacke, Berg - Mo-ből, 1937

Elektronszerkezet: (n-1) d5ns2 – “senki sem lóg ki”• oxidációs állapot: Mn: +2 ,+3, +4, (+5), +6, +7

Tc, Re: +4, +5, +6 , +7

Mn: igen részletes ismeretekkel rendelkezünk, a Tc és Re exotikusabb, egymáshoz igen hasonló

Mangán, technécium, réniumFizikai tulajdonságok:• Mn: magas op.-ú, kemény, törékeny fém, emiatt nehezen megmunkálható. • Re: igen jól megmunkálható.

Kémiai tulajdonságok:• Mn2+/Mn standardpotenciál: –1,18 V, emiatt reakcióképesebb, mint a szomszédai• nagyobb méret: Mn2+: 3d5 (félig feltöltött héj)• A Zn-hez hasonló tulajdonságok• Bontja a vizet, híg HCl jól oldja• Melegítve szinte minden nemfémes elemmel reagál

Mangán, technécium, rénium

Kémiai tulajdonságok:• A Tc es Re csak oxidáló savakban oldódik (HNO3, cc.H2SO4, brómos víz)• HEO4 képződik• Mn: „kationos kémia is van”: Mn2+

• Tc, Re: oxoanionok, még a EO4– sem nagyon oxidatív

Mangán, technécium, rénium

Előfordulás:• Mn: 106 ppm, 0,08 % (Fe,Ti, Mn a sorrend)• 235U maghasadási terméke: 99Tc, t1/2=2·105 év• Re: nagyon ritka: 7·10-8 % (0,0007ppm)• MnO2 barnakő – piroluzit• MnCO3 - Úrkút

Mangán, technécium, rénium

Előállítás:• Mn: 95% ferromangán• MnO2 + Fe2O3 + C → Mn + Fe + CO• Tiszta Mn →MnSO4-ból elektrolízissel

• Tc: 6% a atomerőművel hasadási termékében (235U)- „hűtés” (néhány év) – erősen sugárzó hasadási termékek lebomlanak- elválasztás extrakció/ioncsere• TcO4

– pertechnát vagy Tc2S7: redukció H2-nel• Tc ~1 kg /év

Mangán, technécium, réniumElőállítás:• Re: a Mo-gyártás mellékterméke• pörkölés Re2O7 → füstgázokban, szállóporban• NH4ReO4 + H2 → Re• 35 tonna/év

Felhasználás:• Mn: ötvöző: megmunkálhatóság javul, keményebb lesz a fém• MnO2: „szárazelem „• 99Tc konstans β sugárforrás, orvosdiagnosztika• Re nagyon drága, Pt/Re katalizátor• termoelem

Mangán, technécium, réniumVegyületek:Halogenidek• Mn: +2 oxidációs állapot: valamennyi halogeniddel• +3: MnF3

+4: MnF4

+7: MnO3F• Tc, Re: +4, +5, +6, +7: nagyszámú halogenid és oxohalogenid vegyület létezik, +6, +7 sem oxidáló• a legnagyobb oxidációs állapotú vegyületek molekularácsosak

Mangán, technécium, réniumVegyületek:Oxidok• Mn: +2 - +7• Tc, Re: +4 - +7

• E2O7 savképző oxid • Mn2O7: KMnO4-ből cc.H2SO4-val (robbanásveszélyes) →HMnO4, stabilizálódik: KMnO4

MnOMn2O3

TcO2 ReO2 MnO2

TcO3 ReO3

Tc2O7 Re2O7 Mn2O7

Mangán, technécium, réniumVegyületek:Oxidok• Mn: +7: oxidálószer, oxidáló hatás pH-függő• savas közeg:

MnO4– + 8 H+ + 5 e– = Mn2+ + 4 H2O ε° = 1,51 V

• semleges közeg:MnO4

– + 2 H2O + 3 e– = MnO2 + 4 OH– ε° = 1,23 V• lúgos közeg:

MnO4– + e– = MnO4

2– ε° = 0,56 V

Mangán, technécium, réniumVegyületek:Oxidok• MnO2: barnakő, felhasználás:• szárazelem gyártás: anód: Zn→ Zn2+ + 2e–

katód: CDepolarizátor (hidrogén-fejlődés megakadályozása):

2 MnO2 + H2O + 2 e– = Mn2O3 + 2 OH–

MnO2 + H+ + e–→ MnO(OH)• téglagyártás szinezés• üveggyártás: színtelenítés (vas(III) színének kompenzálása)

• ferritkerámiák (M(II)Fe2O4, Mn, Zn): mágneses → TV tranzisztorok stb.

Mangán, technécium, rénium

Biológiai szerep:Mn:• felnőtt szervezet: 10-20 mg-ot tartalmaz• legfontosabb szerep: fotoszintetizáló rendszer II (PSII)-benvesz részt: víz fotolízise → oxigén képződése

Átmenetifémek csoportjaiFe, Co, Ni – vas, kobalt, nikkel~5 ezer éve ismerik, i.e. 1200-ben kezdődött a „gyártása”Elektronszerkezet: 3d6-3d8 (VIII. mellékoszlop)Fe 3d64s2 oxidációs állapot: +2,+3,(+6)Co 3d74s2 oxidációs állapot: +2,+3Ni 3d84s2 oxidációs állapot: +2,+3

Fizikai tulajdonságok:• Fe: magas, op. (~1500o) A tiszta vas puha, de szennyezők vagy ötvöző elemek nagyon befolyásolják pl. a megmunkálhatóságot.• Ferromágnesek

Vas, kobalt, nikkelKémiai tulajdonságok:• A Fe a legreakcióképesebb• Fe, Ni – finom eloszlásban piroforos• Fe, Ni oldódik híg, nem oxidáló savakban, • Co lassabban oldódik• cc.HNO3 mindhárom fémet passziválja• Fe rozsdásodik: oxidhidrát képződik, ami rosszul tapad• Magas hőmérsékleten reagál a nemfémekkel:

O2, X2,S, C, B

Group 8,9,10 of 3d: Fe, Co, Ni

magnetite

Hematite-necklace

hematite

Group 8,9,10 of 3d: Fe, Co, Ni

Torockó /Transilvania

Vas, kobalt, nikkelElőfordulás:• Fe: 4. elem (O, Si, Al, Fe), 6,2%, 62000ppm• Fe2O3 - hematit• Fe3O4 - magnetit • 2Fe2O3 ·3H2O - limonit• FeCO3 – sziderit• FeS2 - pirit• Co: általában szulfidos ércekben (nikkellel, rézzel együtt)

Vas, kobalt, nikkelElőállítás:Kohászat• Redukálószer: koksz: C, CO• Salakképző: CaCO3 (CaSiO3)• 2 Fe2O3+ 3 C = 4 Fe +3 CO2

• SiO2+ CaCO3= CaSiO3+ CO2

• Nyers vas: C és P tartalom• Acélgyártás: C% < 1,7• Bessemer-Thomas (1856) - levegőátfúvatás• Siemens-Martin külső fűtés kell (ócskavas)• Tiszta vas Fe(CO)5, elektrolízis, redukció hidrogénnel

Vas, kobalt, nikkelElőállítás:Co: Cu vagy Ni előállításának mellékterméke:szulfidos érc oxid → Co, Ni

Felhasználás:• Vas: szerkezeti anyag 700 millió t/év• Co: ötvöző, mágnes• Ni: bevonat - galvnizálás

ötvöző: Ni-Cu: konstantán, Ni-Cu-Zn: újezüst (alpakka)

hidrogénező katalizátor

⎯⎯ →⎯pörkölés

Vas, kobalt, nikkelVegyületek:Halogenidek:• Fe, Co: EX2 és EX3 (+3-as oxidációs állapotújodidvegyületek nem képződnek)• Ni: EX2

• vízoldhatóak (kivétel a fluoridok), jellemző a színük• FeCl3 fontos vegyszer: tiszta állapotban dimer: Fe2Cl6, FeCl3·6H2O – vizes oldatban [Fe(H2O)6]3+ ionok• Halogenid feleslegben: halogeno komplexek: [MX4]2–, [MX4]–

Vas, kobalt, nikkelVegyületek:Oxidok: FeO Fe3O4 Fe2O3 FeO4

2–

(csak lúgos közegben)

CoO Co3O4 –NiO – (Ni2O3)

Vas, kobalt, nikkel

Vegyületek:Komplexek:• halogeno komplexek• ciano komplexek: [Fe(CN)6]3–, [Fe(CN)6]4–

• amino komplexek: [Ni(NH3)6]2+, [Co(NH3)6]2+, [Co(NH3)6]3+

• tiocianáto komplexek: [Fe(SCN)x]3+x–, [Co(SCN)x]3+x–, • szerves ligandumokkal alkotott komplexek:

α,α’-dipiridil – Fe(II)dimetilglioxim – Ni(II)

A vas(II) komplexei

Komplexek:• Vizes oldatban: [Fe(H2O)6]2+ (oktaéderes, halvány kékeszöld)• könnyen vas(III)-má oxidálódik (különösen lúgos oldatban)• a komplexképzők megváltoztatják a Fe(III)/Fe(II) redoxpotenciáljátFe3+/Fe2+ : CN– +0,36 V

H2O +0,77 VPhen +1,12 V

A vas(II) komplexei

Komplexek:• közbenső (hard/soft) sav: az O-, N- és S-donor-atomokhozis kötődik, viszonylag kis stabilitással

• legjelentősebb, legstabilisabb komplexek: kelátképzőhelyzetben aromás nitrogén donor-atomokat tartalmazóligandumok• bipiridin, fenantrolin, porfirinek

• komplexei általában oktaéderes geometriájúak (néhány esetben tetraéderes geometria)

A vas(III) komplexei

Komplexek:• Vizes oldatban: : [Fe(H2O)6]3+ (halvány lila)• savas és lúgos oldatban is stabilis• számos komplexe létezik• jellemző reakció: hidrolízis

pH > 1: [Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H3O+

Ks = 1,8⋅10–3

• Dimerizáció → oxohidas szerkezet (sárga színű)[(H2O)5Fe–O–Fe(H2O)5]4+

A vas(III) komplexeiKomplexek:pH > 2: többmagvú szerkezetek, vegyes hidroxo komplexek →Fe(OH)3 csapadék

• általában oktaéderes, nagyspinszámú komplexek• (néhány erős terű ligandum esetén kisspinszámú komplexek: [Fe(CN)6]3–, [Fe(bipy)3]3+)

• hard sav: • A F– és az O-donoratomokhoz kötődik nagy stabilitással[Fe(SCN)4]– + 6 F– [FeF6]3– + 4 SCN–

intenziv piros színtelen

A vas(III) komplexeiKomplexek:leggyakoribb O-donort tartalmazó csoportok:- foszfátok- oxalátok, karboxilátok- diketonok (acetil-aceton)- alkoxidok- cukrok és származékaik- hidroxamátok- katecholátok

Nitrogén donoratomokhoz (aminok, aminosavak) kicsi affinitás

Átmenetifémek csoportjaiPlatina fémek

Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt – ruténium, ozmium, ródium, iridium, palládium, platinaRu Rh Pd Os Ir Ptd7s1 d8s1 d10s0 d6s2 d7s2 d9s1

sokféle oxidációs állapot

Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, Ptsokféle oxidációs állapot

Ru Os Rh Ir Pd Pt- - 1 12 2 2 2 2 23 3 3 3 - (3)4 4 4 4 4 45 5 5 5 5 56 6 6 6 6 67 78 8

Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, PtFizikai tulajdonságok:• sűrűségük nagyon nagy• „könnyűek”: Ru,Rh, Pd ~12 g/cm3

• „nehéz”: Ir, Pt 21-23 g/cm3

• Ru→ Pd, Os→ Pt op. csökkenkeménység csökkenmegmunkálhatóság jobb

legkönnyebben megmunkálható: Pd, Pt

Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, PtKémiai tulajdonságok:• Nemes fémek, oxigénhez kicsi az affinitás• Vörösizzás hőmérsékletén reakcióképesek• csak oxidáló savakkal vihetők oldatba (pl. Pt: királyvíz oldja)• erősen soft karakterű vegyületek (pl. CN–) megtámadhatják • Ru, Os: +8-as oxidációs állapot: OsO4

Előfordulás:• Rendkívül ritkák: Ru: 0,1 ppm, Rh: 0,1 ppm, Pd: 15 ppm,• Os: 5 ppm, Ir: 1 ppm, Pt: 10 ppm• Pt régen ismert• elemi állapotban, szulfidos ércekben (nem önállóan)

Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, PtElőállítás:• Réz-, nikkel-ércek feldolgozása során: anódiszapban →platinafémek• Elválasztás a nehéz: klasszikus és kromatográfiás, extrakciós módszerek

Felhasználás:• Katalizátorok: szerves kémia (Ru, Rh), szervetlen kémia (Pt, Pd), (gépkocsikban is)• Ékszer (Pt)• Gyújtógyertyák (Pt, Ir)• labor: tégely, elektród (Pt)

Platinafémek vegyületeiHidridek:• Pt, Pd: legnagyobb mértékben képesek hidrogént „oldani”(Pd: 100 térfogatnyi hidrogén, képes a hidrogén átdiffundálni)

Halogenidek:sokféle halogenid, néhány jelentős• +8: oxidálószerek, nem stabilisak• +7: OsF7

• +6: EF6: Pd nem stabilis PtF6 + Xe = [XeF] [PtF5]• EF5, EX4, EX3, EX2: általános, • laborban: RuCl3·nH2O, RhCl3·nH2O, K2[PtCl4], K2[Pt(Cl)6]

Platinafémek vegyületei

Komplex vegyületek:óriási számú vegyület• Wilkinson komplex: [RhCl(PPh3)3] - hidrogénezés• Vaska komplex: [IrCl(CO)(PPh3)2] - O2 reverzibilismegkötése• „cisz-platin”: cisz-[PtCl2(NH3)2] – rákellenes hatás

Átmenetifémek csoportjai11. (mellék)csoport

Cu, Ag, Au – réz, ezüst, arany Elektronszerkezet: (n-1)d10ns1

• oxidációs állapot:• Cu: +1 +2, (+3)• Ag: +1 (+2)• Au: +1 (+3) (-1) CsAu

• EN: Cu: 1,9, Ag: 1,9, Au: 2,4

Réz, ezüst, aranyCu, Ag, AuFizikai tulajdonságok:• Nagy sűrűség, puha, jól megmunkálható• Op.: közepes• Jó hő- és elektromos vezetők• Cu: vörös• Ag: fehér• Au: sárga

Réz, ezüst, aranyCu, Ag, AuKémiai tulajdonságok:• nemesfémek (soft fémek)• Cu: levegőn: patina → Cu2(OH)2CO3 – bázisos réz(II)-karbonát (zöld)• Ag: H2S → Ag2S (ezüst megfeketedik)• Cu felületén is képződhet CuS (szennyvíztelep Cualkatrészein található ilyen)• Cu: csak oxidáló sav oldja, (de HCl, CH3COOH is O2

jelenlétében)• Ag: cc. HNO3

• Au: csak királyvíz oldja

Réz, ezüst, aranyCu, Ag, AuElőfordulás:• Ritkák (~Pt-fémek), de érceikból „könnyen” előállíthatók• elemi állapotban• CuFeS2 kalkopirit, Cu2S – kuprit, Cu2(OH)2CO3 - malachit• Ag2S - argentit• Au – elemi állapot: kvarc vagy pirit kísérője

Réz, ezüst, arany

Előállítás:Cu: 2 Cu2S+ 3 O2 = 2 Cu2O + 2 SO2

2 Cu2O + Cu2S = 6 Cu + SO2

bruttó: 3 Cu2S +3 O2 = 6 Cu + SO2

Elektrolitikus tisztításAg: Pb-, Zn-,Cu-előállítás mellékterméke• Ciánlúgozás (Nagybánya (Románia) 2000-es tiszai katasztrófa)4 Ag +8 NaCN + O2+ H2O = 4 Na[Ag(CN)2] + 4 NaOH

• Zn-kel cementálhatóAu: Elemi állapotú: „aranymosás”• ércekből: ciánlúgozás

Réz, ezüst, arany

Felhasználás:• „ékszer” Au 100% 24 karát• „aranytartalék”• elektronika: Cu-huzal• Ag: biztosíték• Au: elektronika, korrózióálló érintkezés• Ötvözetek: sárgaréz: Cu+Zn

bronz: Cu+Snérme: Cu+Ni (+As)(+Zn, Mn)Monel-fém: Cu+Ni+Mnalpakka: Cu+Zn+Ni

Réz, ezüst, arany vegyületeiHalogenidek: F: nagy, I: kis oxidációs állapotban jellemző• Cu: CuX2 X = F, Cl, Br• CuX X = I, Br, Cl• Ag: AgF2

AgX X = F, Cl, Br, I• Au: AuX3 X = F, Cl, Br

AuX X = Cl, IFelhasználás: AgX - fotózás• exponálás: AgBr Ag + Br (4-100 atom)• előhívás: hidrokinon redukál a gócokon: AgBr→ Ag + „Br”• fixálás AgBr + 2 Na2S2O3 = Ag[(S2O3)2]3– + 4 Na+ + Br–

⎯⎯→⎯fény

Réz, ezüst, arany vegyületei

Oxidok: • Cu2O (vörös), CuO (fekete): Cu(OH)2 = CuO + H2O• Ag2O (barna): AgOH (csak vizes oldatban létezik) → Ag2O>160 °C-on elemeire bomlik

• Au(III) + lúg → Au2O3·xH2O → (160 °C-on bomlik) Au + O2

Átmenetifémek csoportjai12. (mellék)csoport

Zn, Cd, Hg – cink, kadmium, higanyElektronszerkezet: (n-1) d10ns2

• oxidációs állapot: +2+1: Hg2

2+ = (Hg-Hg)2+: +1

Fizikai tulajdonság:op. alacsony: Zn → Hg csökkensűrűség kisebb, mint a megelőző elemeké

Hg ötvözetei: amalgámok

Cink, kadmium, higanyKémiai tulajdonság:• Reakcióképesség Zn > Cd > Hg csökken• Zn, Cd hasonló• Hg: inkább nemesfém• kissé melegítve reagálnak:• O2, S, P4, halogén• Hg + S = HgS szobahőmérsékleten is (lázmérő törése)• Zn: amfoter, sav és lúg is oldja

Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2

Zn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2

• Cd: nem oxidáló sav oldja• Hg: csak oxidáló savban oldható

Cink, kadmium, higany

Előfordulás:• Ritkák, de „jó” ásványaik vannak, szulfidos ércek• ZnS – wurtzit, szfalerit• CdS – kísérő (cinkásványok)• HgS - cinnabarit

Előállítás:• ZnS pörkölés: → ZnO redukció (C, 1100 °C) → Zn

kidesztillál• Cd: cinkkel együtt, oldatelektrolízissel: elválasztás• Tiszta Zn: elektrolízis• HgS pörkölés (700 °C) → (HgO) → Hg (cseppfolyosítható)

Cink, kadmium, higany

Felhasználás:• Zn: korrózióvédelem

szárazelem• Cd: elemek – (egyre jobban kiszorul a használata)

Ni-Cd akkumlátor• Hg: galvánelemek, utcai világítótestek, egyenirányítók

hőmérők, barométerek, laboratóriumi felhasználásNaCl – elektrolízis

Cink, kadmium, higany vegyületeiHalogenidek:• +2-es oxidációs szám a jellemző, EX2

• ZnCl2, CdCl2 közönséges sók, vízben oldódnak• HgX2 vegyületek: X = F, ionosX = Cl, Br, I: kovalens jellegűHgCl2 - szublimát – szilárd, szublimál, rendkívül mérgezőHgI2 – vörös színű, csapadék (vízben elég jól oldódik)I– feleslegben: komplex: HgI2 + 2 I– [HgI4]2– (sárga)

• [HgI4]2– - Nessler-reagens, [HgI2Br2]2– - Nessler-Winkler reagens2[HgI2Br2]2–+NH3+ 3OH– = HgO·HgNH2I+ 3I– + 4Br– + 2H2O

• Hg2Cl2 – kalomel, fehér, szublimál, vízben rosszul oldódik

Cink, kadmium, higany vegyületei

Oxidok: • ZnO: amfoter - hidegen fehér, melegítve: sárga (Zn1+xO)ZnO + 2 H+ = Zn2+ + H2OZnO + 2 OH– + H2O = [Zn(OH)4]2–

• CdO, HgO – bázikus oxid, csak savakban oldódnak

Szulfidok: ld. analitika

Egyéb komplexek: • amin komplexek: [Zn(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+ , [Hg(NH3)2]2+

• hidroxo komplex: [Zn(OH)4]2–

• ciano komplexek: [Zn(CN)4]2–, [Cd(CN)4]2– , [Hg(CN)4]2–

Az f-mező elemeiLantanoidák

Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu –cérium, prazeodinium, neodimium, prométium, szamárium, európium, gadolinium, terbium, diszprózium, holmium, erbium, túlium, itterbium, lutéciumElektronszerkezet:La: 5d16s2, Ln: (n-2) f1-14(n-1) d1ns2 (n = 6)• szabálytalanságok: d e– → f alhéjra kerül: f7 és f14 kitüntetett• Eu: f75d06s2, Yb: f14d06s2

LantanoidákAtomméretKülső elektronhéj azonos, kisebb főkvantumszámú héj töltődik, f elektronok árnyékoló hatása kisebb → rendszám növekedésével csökken a méret → lantanoida kontrakció

Oxidációs számokkülső elektronhéj azonos: +3 a jellemző, +2 és +4 is+4 :Ce, Tb+2: Eu,Yb, (Sm,Tm)

LantanoidákFizikai tulajdonságok• ezüstfehér, jól megmunkálható fémek• paramágnesesség jellemző

Kémiai tulajdonságok• külső elektronhéj azonos: Ce-Lu, de Sc,Y, La is nagyon hasonló → hasonló tulajdonságok• kis EN: reakcióképes elemek, híg savak is oldják őket• nincs védőoxidréteg• hard karakterűek, fluoridok, oxidok stabilisak• 3+ ionok: komplexképzésre hajlamosak: koord.szám ~8-9

LantanoidákElőfordulás• „ritkaföldfémek”, nem ritkák (némelyik gyakoribb, mint egyes átmenetifémek, nemesfémek), inkább szétszórtak• xenotim: YPO4

• monacit-homok: La,Th,Ln-foszfát keveréke• basztnezit: M(III)CO3F (M = La, Ln)

Előállítás• Fém-kloridok olvadék elektrolízise• Fém-kloridok, -oxidok redukciója (Ca, Mg) → fémkeverék• Tiszta fémek: elválasztás nagyon nehéz, drága ioncsere

LantanoidákFelhasználás• mágnesek• acélötvöző→ oxigén, kén zavaró hatásának megszüntetése(elsősorban „mischmetall”-t: Ce, La, Pr, Nd keveréke)•pirofóros tulajdonság → tűzkő• Eu: szinesTV• Gd: orvosdiagnosztika

Lantanoida elemek vegyületeiHalogenidek• LnX2, LnX3, LnF4 (pl. CeF4 – stabilis)• LnF3: rosszul oldódik• LnCl3 közönséges sók, vízoldhatók• EX2 (elsősorban jodidok) SmI2, EuI2, YbI2Oxidok• Ln2O3 bázikus oxidok, savban oldódnak• Ln(OH)3 – elég rosszul oldódnak vízben, • báziserősség Ce(OH)3 → Lu(OH)3 csökkenKomplexek• nagy koordinációs szám: O-, F-donoratomokat tartalmazóligandumok: edta, amino-polikarboxilátok

Lantanoidák

Az f-mező elemeiAktionoidák

Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr –tórium, protaktínium, urán, plutónium, neptúnium, americium, kűrium, berkélium, kalifornium, einsteinium, fermium, mendelévium, nobélium, laurencium

Elektronszerkezet:5f1-146d17s2

Aktionoidák

Oxidációs szám:5f és 6d elkülönülés csekély → változatos oxidációs állapotAc: +3Th: +3, +4Pa: (+3,) +4, +5U: +3, +4, +5, +6Np: +3 → +7, +5Pu: +3 → +7, +4Am – Lr: +3

Aktionoidák

Fizikai tulajdonságok: viszonylag puha, jól megmunkálható fémek (Th, U)Kémiai tulajdonságok:jobban hasonlítanak az átmenetifémekhez,EN > EN(Ln), reakciókészség < Lnkülönösen Th ellenálló, U már savakban is feloldódik

AktionoidákElőfordulás:• csak radioaktív izotópok• 232Th : t1/2 ~1010

• 238U: t1/2 ~109

• monachit homok: Th• Am-tól kezdődően: csak mesterségesen állíthatók elő

Felhasználás:• Th: elektroncsövek, atomenergia felhasználás• U: atomenergia

Aktionoida elemek vegyületei

Oxidok:• ThO2: bázikus oxid, savakban oldódik• vegyületei könnyen hidrolizálnak: Th(OH)4

• UO2 - bázikus• UO3 – stabilabb, amfoter:

lúgban oldva: UO42– → U2O7

2– → UO22+ - uranát-kation

(uranil-kation)• U3O8 = UO2·2UO3, legstabilisabb állapot, nagyobbrészt ilyen formában található

Atomreaktorok, nukleáris ipar• Maghasadás: szabaddá váló neutron → megfelelő energia esetén újabb maghasadás → láncreakció• A keletkező hő 106-szor nagyobb, mint hasonló tömegűanyag elégetésével keletkező hő

→ 2 fragmens + x (x = 2-3)• „lassú” vagy „termikus” neutronok (0,025 eV) – moderátor (pl. víz) • Láncreakció: kritikus tömeg, -ra dúsított U-fűtőelemek(2-3 %)• dúsítás: UF6

• a felszabaduló hőt hűtőközeg veszi át, gőzturbinák alkalmazásával alakítják elektromos energiává

nU 10

23592 + n1

0

U23592

Aktionoidák

Aktionoidák

Aktionoidák