Магистрант
  1. Физическая химия  1.1. Термодинамика  1.1.1. Законы термодинамики  1.1.2. Энтальпия и теплоемкость  1.1.3. Энтропия и свободная энергия  1.1.4. Фазовое равновесие  1.1.5. Статистическая термодинамика  1.1.6. Термодинамический цикл  1.1.7. Фугитивность и активность  1.2. Квантовая химия  1.2.1. Принципы квантовой механики  1.2.2. Уравнение Шрёдингера  1.2.3. Частица в ящике  1.2.4. Операторы и собственные значения  1.2.5. Атомные орбитали  1.2.6. Теория молекулярных орбиталей  1.2.7. Теория возмущений  1.2.8. Теория валентных связей  1.2.9. Гибридизация и химическое связывание  1.3. Химическая кинетика  1.3.1. Законы скорости и механизмы реакций  1.3.2. Теория столкновений  1.3.3. Теория переходного состояния  1.3.4. Кинетика ферментов  1.3.5. Цепные реакции и полимеризация  1.3.6. Фотохимические реакции  1.4. Statistical mechanics  1.4.1. Функции разделения  1.4.2. Молекулярные функции распределения  1.4.3. Распределение Больцмана  1.4.4. Статистика Бозе-Эйнштейна и статистика Ферми-Дирака  1.5. Спектроскопия  1.5.1. Ротационная спектроскопия  1.5.2. Вибрационная спектроскопия  1.5.3. Электронная спектроскопия  1.5.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  1.5.5. Масс-спектрометрия  1.5.6. Спектроскопия Рамана  1.5.7. Электронный парамагнитный резонанс  1.6. Поверхностная и коллоидная химия  1.6.1. Изотерма абсорбции  1.6.2. Поверхностное натяжение и смачиваемость  1.6.3. Коллоидная стабильность  1.6.4. Катализ  1.6.5. Эмульсии и мицеллы  1.7. Электрохимия  1.7.1. Уравнение Нернста  1.7.2. Электрохимические ячейки  1.7.3. Проводимость и подвижность  1.7.4. Война  1.7.5. Топливные элементы  1.7.6. Электролиз
  2. Organic chemistry  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Nucleophilic substitution reactions  2.1.2. Электофильные реакции присоединения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перестройки  2.1.5. Radical reactions  2.1.6. Перициклические реакции  2.2. Спектроскопия и определение структуры  2.2.1. УФ-Вид спектроскопия  2.2.2. ИК-спектроскопия  2.2.3. ЯМР-спектроскопия  2.2.4. Масс-спектрометрия  2.2.5. Рентгеновская кристаллография  2.3. Stereoscopic  2.3.1. Хиральность и оптическая активность  2.3.2. Структурный анализ  2.3.3. Геометрическая изомерия  2.3.4. Динамическая стереохимия  2.4. Органометаллическая химия  2.4.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.4.2. Реакции кросс-сочетания с использованием палладия в качестве катализатора  2.4.3. Комплексы переходных металлов  2.4.4. Металл–углеродная связь  2.5. Химия полимеров  2.5.1. Механизм полимеризации  2.5.2. Характеристики полимеров  2.5.3. Биодеградируемый полимер  2.5.4. Проводящий полимер  2.5.5. Супрамолекулярные полимеры  2.6. Медицинская химия  2.6.1. Дизайн и разработка лекарств  2.6.2. Фармакокинетика и фармакодинамика  2.6.3. Соотношения структура-активность  2.6.4. Молекулярный докинг и скрининг лекарств
  3. Неорганическая химия  3.1. Координационная химия  3.1.1. Теория кристаллического поля  3.1.2. Теория поля лигандов  3.1.3. Спектрохимический ряд  3.1.4. Хелатирование и стабильность  3.2. Органометаллическая химия  3.2.1. Металлокарбонилы  3.2.2. Катализ органометаллическими комплексами  3.2.3. Металоцены  3.3. Био-неорганическая химия  3.3.1. Металлопротеины и ферменты  3.3.2. Роль металлов в биологических системах  3.3.3. Транспорт и хранение ионов металлов  3.4. Химия твердого тела  3.4.1. Кристаллические структуры  3.4.2. Теория зон в твердых телах  3.4.3. Сверхпроводники  3.4.4. Дефекты в кристалле  3.5. Лантаноиды и актиноиды  3.5.1. Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах  3.5.2. Координационная химия лантаноидов  3.5.3. Магнитные свойства лантаноидов
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Тонкослойная хроматография  4.2. Спектроскопические методы  4.2.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.2.2. Дифракция рентгеновских лучей  4.2.3. Спектроскопия с индуктивно связанной плазмой  4.3. Электроаналитические методы  4.3.1. Потенциометрия  4.3.2. Вольтамперометрия  4.3.3. Колометрия  4.4. Масс-спектрометрия  4.4.1. Техника ионизации  4.4.2. Фрагментационная картина  4.5. Хемометрия  4.5.1. Мультидисциплинарный анализ  4.5.2. Машинное обучение в химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярная динамика  5.1.1. Силовые поля и минимизация энергии  5.1.2. Метод Монте-Карло в симуляциях молекулярной динамики  5.2. Квантовохимические методы  5.2.1. Теория Хартри — Фока  5.2.2. Теория функционала плотности  5.2.3. Полуэмпирические методы  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.3.1. Молекулярный докинг  5.3.2. QSAR Моделирование  5.3.3. Виртуальный скрининг
  6. Биохимия  6.1. Enzyme Kinetics  6.1.1. Кинетика Михаэлиса-Ментен  6.1.2. Механизм ингибирования  6.2. Метаболизм и биоэнергетика  6.2.1. Гликолиз  6.2.2. Citric acid cycle  6.2.3. Цепь переноса электронов  6.3. Молекулярная биология  6.3.1. Репликация и восстановление ДНК  6.3.2. Синтез белка  6.3.3. Регуляция генов  6.4. Структурная биохимия  6.4.1. Свертывание белка  6.4.2. Мембранная биофизика
  7. Экологическая химия  7.1. Атмосферная химия  7.1.1. Greenhouse gases  7.1.2. Истощение озонового слоя  7.1.3. Загрязнители воздуха и дым  7.2. Химия воды  7.2.1. pH и жесткость воды  7.2.2. Очистка сточных вод  7.2.3. Аквальная Химия  7.3. Химия почвы  7.3.1. Загрязнение тяжелыми металлами  7.3.2. pH почвы и буферизация  7.3.3. Циркуляция питательных веществ  7.4. Токсикология и химическая безопасность  7.4.1. Токсикокинетика  7.4.2. Оценка риска в токсикологии и химической безопасности в экологической химии  7.4.3. Влияние загрязняющих веществ на окружающую среду

Магистрант → Неорганическая химия ↓


Лантаноиды и актиноиды


Лантаноиды и актиноиды — это две группы элементов, расположенные в таблице Менделеева (хотя и не последовательно), которые часто классифицируют вместе из-за схожих свойств. Обе группы включают элементы, которые являются f-блок элементами, а значит, что их валентные электроны находятся в f-орбиталях.

Лантаноиды

Серия лантаноидов включает элементы с атомными номерами от 57 (лантан) до 71 (лютеций). Эти элементы также называют редкоземельными элементами, их особенность в том, что их 4f орбитали заполнены электронами.

La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu

Характеристики лантаноидов

Лантаноиды известны своими схожими химическими свойствами. Некоторые из основных характеристик следующие:

  • Высоко реакционноспособные металлы, особенно при высоких температурах.
  • Тускнеет при контакте с воздухом.
  • Хорошие проводники электричества.
  • Большинство лантаноидов демонстрируют очень схожее химическое поведение из-за сокращения радиуса.

Примеры химических реакций

Рассмотрим химическую реакцию с участием лантаноидов. Обычная реакция с водой:

2Ln + 6H₂O → 2Ln(OH)₃ + 3H₂

Эта реакция показывает, насколько реакционноспособны лантаноиды с водой, образуя гидроксиды и выделяя водород.

Сокращение лантаноидов

Уникальной особенностью лантаноидов является постоянное уменьшение ионного радиуса и атомного размера вдоль серии, известное как сокращение лантаноидов. Это происходит из-за плохого экранирующего эффекта f-электронов, который не позволяет атомному размеру существенно увеличиваться с увеличением атомного номера.

Визуальное представление:

57 71

Актиноиды

Серия актиноидов включает элементы с атомными номерами от 89 (актиний) до 103 (лоуренсий). У этих элементов электроны заполняются в 5f орбитали и они в основном радиоактивны.

Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr

Характеристики актиноидов

Актиноиды отличаются рядом особенностей по сравнению с лантаноидами, включая:

  • Все они радиоактивны, и у некоторых очень короткие периоды полураспада.
  • Большинство из них синтетические (не встречаются в природе).
  • Могут проявлять широкий диапазон степеней окисления, в отличие от лантаноидов.
  • Имеют сложные электронные структуры, которые делают их химическое поведение варьирующимся.

Примеры химических реакций

Примером химической реактивности актиноидов является их реакция с галогенами. Например:

U + 3Cl₂ → UCl₆

Это отражает способность урана образовывать различные степени окисления и его высокую реакционную способность, особенно с галогенами.

Атомные свойства

Актиноиды известны своими ядерными свойствами, в то время как уран и плутоний важны в производстве ядерной энергии и ядерного оружия.

Визуальное представление связи атомной энергии:

Уран Плутоний

Сравнение лантаноидов и актиноидов

Обе серии имеют уникальные свойства, однако они проявляют различия. Выделим различия:

  • Электронная конфигурация: Лантаноиды заполняют 4f орбитали, актиноиды заполняют 5f орбитали.
  • Реактивность: Лантаноиды в основном более реактивны с неметаллами; актиноиды имеют разнообразную реактивность из-за множества степеней окисления.
  • Нахождение: Лантаноиды относительно обильны; многие актиноиды синтетические.
  • Радиоактивность: Лантаноиды в основном стабильны; актиноиды радиоактивны.

Применение лантаноидов и актиноидов

Лантаноиды

Лантаноиды используются в самых различных областях:

  • Катализаторы: Используются в нефтепереработке и автомобильных катализаторах.
  • Оптика: В производстве сильных магнитов и фосфоров, используемых в освещении и дисплеях.
  • Медицина: Гадолиний используется в качестве контрастного вещества в МРТ-исследованиях.

Актиноиды

Актиноиды наиболее известны своей ролью в:

  • Энергетика: Уран и плутоний в ядерной энергии и оружии.
  • Медицина: Радиоизотопы в лечении рака.

В заключение, лантаноиды и актиноиды составляют важную часть f-блока таблицы Менделеева. Понимание их свойств, химического поведения и применения дает глубокое представление как о передовой неорганической химии, так и о прикладной науке о материалах. Их уникальная химия и значимые роли в современной технологии подчеркивают их важность, делая их увлекательным предметом изучения для химиков и исследователей.


Магистрант → 3.5


U
username
0%
завершено в Магистрант

← Предыдущий (3.4.4)
Дефекты в кристалле
Следующий (3.5.1) →
Электронная конфигурация в лантанидах и актинидах

Комментарии 



Лантаноиды и актиноиды

https://www.chemistryelite.com/g/3.5?ceal=ru