Lantanidi e attinidi: caratteristiche dei metalli del blocco f
Gli elementi appartenenti al gruppo dei lantanidi e degli attinidi costituiscono il blocco f nella tavola periodica, corrispondendo rispettivamente agli elementi del blocco 4f e 5f. A differenza di come sono di solito rappresentati sotto gli altri elementi, in realtà questi fanno parte dei periodi 6 e 7.
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Il blocco f, noto anche come metalli di transizione interni, si caratterizza per l’aggiunta degli elettroni orbitali f in sequenza al completamento dell’orbitale s. Questo contribuisce alle proprietà particolari di questi elementi.
In particolare, il numero quantico principale dell’orbitale f è minore di n-2 rispetto all’orbitale s, con il 4f che si riempie dopo il 6d e il 5f che segue il 7s. Tra i lantanidi, il lantanio è l’eccezione in quanto non presenta elettroni nell’orbitale 4f, risultando debolmente paramagnetico. Al contrario, itterbio e lutezio, con il guscio 4f completo, mostrano paramagnetismo. Nonostante queste differenze, il lantanio è collocato nella serie dei lantanidi per le similitudini nelle proprietà chimiche e fisiche.
Lantanidi
I lantanidi sono quindici elementi che variano dal lantanio al lutezio, con un numero di elettroni nel sottolivello 4f che va da 0 a 14. Alcune eccezioni includono il gadolinio con configurazione 4f7 5d1 6s2 e il lutezio con il guscio 4f completo, 4f14 5d1 6s2.
La sistematica variazione delle proprietà dei lantanidi è legata alla costante diminuzione del raggio ionico al crescere del numero atomico. In particolare, si osserva una contrazione delle dimensioni ioniche di circa 0.21 Å dal lantanio al lutezio.
Tra gli elementi della famiglia dei lantanidi troviamo: Lantanio (La, 57), Cerio (Ce, 58), Praseodimio (Pr, 59), Neodimio (Nd, 60), Promezio (Pm, 61), Samario (Sm, 62), Europio (Eu, 63), Gadolinio (Gd, 64), Terbio (Tb, 65), Disprosio (Dy, 66), Olmio (Ho, 67), Erbio (Er, 68), Tulio (Tm, 69), Itterbio (Yb, 70).
Questi elementi condividono diverse proprietà comuni, tra cui elevato punto di fusione ed ebollizione, reattività paragonabile ai metalli alcalino-terrosi, lucentezza argentata, elevata densità e capacità di reagire in ambienti acidi con formazione di idrogeno.
La Famiglia dei Lantanidi in Chimica
I lantanidi, composti da quindici elementi, fanno parte della tavola periodica degli elementi. Questi elementi sono noti per alcune caratteristiche peculiari che li distinguono dagli altri elementi. Alcune delle proprietà distintive dei lantanidi includono:
Proprietà dei Lantanidi
– Emissione di forte fluorescenza sotto la luce ultravioletta da parte di molti dei loro composti.– Proprietà riducenti.
– Reazione con molti non metalli con la formazione di composti binari.
– Formazione di ioni del tipo X3+.
Questa particolare famiglia di elementi dà origine a una contrazione lantanidica, che si manifesta con una graduale diminuzione del raggio atomico all’aumentare del numero atomico.
Gli Attinidi
Gli attinidi sono un gruppo di quindici elementi che vanno dall’attinio al laurenzio. Questi elementi presentano da 0 a 14 elettroni nel sottolivello 4f. Si deve notare che il laurenzio è un elemento del blocco d. Gli attinidi sono tutti elementi radioattivi e, a differenza dei lantanidi, non condividono molte proprietà in comune.
Elementi degli Attinidi
– Attinio (Ac, 89)– Torio (Th, 90)
– Protoattinio (Pa, 91)
– Uranio (U,92)
– Nettunio (Np, 93)
– Plutonio (Pu, 94)
– Americio (Am, 95)
– Curio (Cm, 96)
– Berkelio (Bk, 97)
– Californio (Cf, 98)
– Einsteinio (Es, 99)
– Fermio (Fm, 100)
– Mendelevio (Md, 101)
– Nobelio (No, 102)
– Laurenzio (Lr, 103)
Analogamente ai lantanidi, gli attinidi mostrano anche il fenomeno della contrazione dei raggi atomici e ionici all’aumentare del numero atomico. Nonostante ciò, a parità di carica ionica, gli attinidi hanno raggi leggermente maggiori di circa 0.03 Å rispetto ai lantanidi, il che spiega perché questi elementi sono spesso trovati insieme in natura.
