Gli elementi appartenenti al gruppo dei lantanidi e degli attinidi costituiscono il blocco f costituendo rispettivamente elementi del blocco 4 f e 5f. Di solito sono mostrati sotto tutti gli altri elementi nella tavola periodica, ma in realtà appartengono ai periodi 6 e 7.
Il blocco f è anche chiamato dei metalli o degli elementi di transizione interni. Ciò è dovuto al fatto che gli elettroni che riempiono l’orbitale f sono aggiunti, secondo numero atomico crescente dopo che l’orbitale 6s per i lantanidi e 7 s per gli attinidi è già pieno.
Il numero quantico principale dell’orbitale f è minore di n-2 rispetto all’orbitale s. Infatti si riempie il 4 f quando è pieno il 6 d e il 5f quando è pieno il 7 s.
Sebbene i lantanidi presentino elettroni nell’orbitale 4f, il lantanio non ha elettroni nell’orbitale 4f ed è quindi solo debolmente paramagnetico a differenza degli altri elementi della serie che presentano, ad eccezione dell’itterbio e del lutezio che hanno il guscio 4f pieno, che sono paramagnetici. Il lantanio è posto nella serie dei lantanidi perché le proprietà chimiche e fisiche analoghe.
Lantanidi
I lantanidi sono quindici elementi che vanno dal lantanio al lutezio e hanno da 0 a 14 elettroni nel sottolivello 4f.
Fanno eccezione il gadolinio che ha configurazione 4f7 5d1 6s2 e il lutezio che ha il guscio 4f pieno con configurazione 4f14 5d1 6s2.
I lantanidi hanno una sistematica variazione delle loro proprietà legata alla costante diminuzione del raggio ionico al crescere del numero atomico: la contrazione delle dimensioni ioniche è di ben 0.21 Å dal lantanio al lutezio.
Gli elementi appartenenti alla famiglia dei lantanidi sono: 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).
I lantanidi hanno proprietà comuni quali:
- Elevato punto di fusione e di ebollizione
- Elevata reattività paragonabile ai metalli alcalino-terrosi
- Lucentezza brillante e aspetto argentato
- Elevata densità
- Reazione in ambiente acido con formazione di H2
- Emissione di forte fluorescenza sotto la luce ultravioletta da parte di molti loro composti
- Proprietà riducenti
- Reazione con molti non metalli con formazione di composti binari
- Formazione di ioni del tipo X3+
Danno luogo a contrazione lantanidica, ovvero da una graduale diminuzione del raggio atomico al crescere del numero atomico
Attinidi
Gli attinidi sono quindici elementi che vanno dall’attinio al laurenzio e hanno da 0 a 14 elettroni nel sottolivello 4f. Si noti tuttavia che il laurenzio è un elemento del blocco d. sono tutti elementi radioattivi me, contrariamente ai lantanidi non hanno molte proprietà in comune
Gli elementi appartenenti alla famiglia degli attinidi sono: 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).
Anche gli attinidi presentano, in analogia con i lantanidi, il fenomeno della contrazione dei raggi atomici e ionici al crescere del numero atomico. A parità di carica ionica i primi hanno raggi maggiori per circa 0.03 Å e ciò spiega il fatto che in natura gli elementi si presentano spesso insieme.