Contrações dos lantanídeos e actinídeos

As contrações dos lantanídeos e actinídeos são conceitos importantes na química inorgânica que tratam da diminuição gradual no tamanho dos átomos ou íons de elementos dentro da série dos lantanídeos e actinídeos. Essas contrações têm efeitos significativos nas propriedades químicas e reatividade dos elementos, influenciando seu comportamento de maneiras complexas. Vamos dar uma olhada mais profunda nesses fenômenos.

Contração dos lantanídeos

Os lantanídeos, também chamados de elementos terras raras, são uma série de 15 elementos metálicos quimicamente similares com números atômicos de 57 a 71, entre lantânio (La) e lutécio (Lu) na tabela periódica. Contração dos lantanídeos refere-se à diminuição constante em seus raios atômicos e iônicos à medida que se avança na série do lantânio ao lutécio.

Esta contração no tamanho ocorre apesar do aumento no número atômico e é principalmente devido ao efeito de blindagem deficiente dos elétrons 4f, que não bloqueiam de forma eficaz a carga nuclear aumentada de puxar os elétrons externos com mais força. Como resultado, os elétrons são atraídos mais próximos ao núcleo, levando a uma diminuição no tamanho.

Exemplo: Comparação de raios

Elemento: La Ce Pr Nd Número Atômico: 57 58 59 60 Raio Iônico (pm): 106 105 104 103 Elemento: Sm Eu Gd Tb Número Atômico: 62 63 64 65 Raio Iônico (pm): 102 101 100 99

Efeito da contração dos lantanídeos

Semelhança Química: Devido à contração dos lantanídeos, as propriedades químicas desses elementos são bastante similares, tornando a separação deles difícil. Seus raios e cargas similares também resultam em comportamento semelhante na formação de íons complexos.

Aumento da Densidade: À medida que o volume atômico diminui com a adição sucessiva de elétrons e prótons, a densidade dos lantanídeos começa a aumentar.

Força da Ligação: A contração resulta na formação de ligações metálicas fortes, levando à variação do ponto de fusão e dureza ao longo da série dos lantanídeos.

Visualização da contração dos lantanídeos

Contração dos actinídeos

A contração dos actinídeos é semelhante à contração dos lantanídeos e ocorre na série dos actinídeos - os elementos com números atômicos de 89 a 103 entre actínio (Ac) e laurêncio (Lr) na tabela periódica. À medida que se avança na série dos actinídeos, os raios atômicos e iônicos também diminuem.

Como nos lantanídeos, essa contração é causada pela blindagem ineficaz dos elétrons 5f, que faz com que a carga nuclear exerça uma atração aumentada sobre os elétrons. Isso traz a camada externa de elétrons mais perto do núcleo, levando a uma diminuição gradual em ambos os raios atômicos e iônicos.

Exemplo: Comparação de raios dos actinídeos

Elemento: Th Pa U Np Número Atômico: 90 91 92 93 Raio Iônico (pm): 110 109 108 107 Elemento: Pu Am Cm Bk Número Atômico: 94 95 96 97 Raio Iônico (pm): 106 105 104 103

Efeito da contração dos actinídeos

Reatividade Química: Assim como os lantanídeos, os actinídeos têm propriedades químicas comparáveis devido às suas similaridades em tamanho e carga, embora geralmente exibam uma gama mais ampla de estados de oxidação.

Propriedades Metalúrgicas: Contração causa mudanças nas propriedades metálicas, como ponto de fusão e ebulição, densidade e dureza.

Dificuldades de Separação: Devido à sua semelhança em tamanho, é desafiador separar actinídeos uns dos outros por meios químicos.

Visualização da contração dos actinídeos

A razão por trás da contração

Os elementos do bloco-f, que incluem tanto os lantanídeos quanto os actinídeos, exibem essa contração ligeiramente devido ao efeito de blindagem inferior dos elétrons f em comparação com os elétrons d e s. Os elétrons f, sendo pouco eficazes em neutralizar a atração do núcleo, permitem que os elétrons internos sintam uma atração muito mais forte pelo núcleo. Isso significa que, à medida que mais elétrons são adicionados, eles aumentam a carga nuclear positiva geral sem um aumento correspondente na blindagem, o que, por sua vez, reduz o tamanho real de cada átomo subsequente.

Tanto as contrações dos lantanídeos quanto dos actinídeos afetam muitas áreas da química e da ciência dos materiais. Elas afetam a difração de novos materiais, o que constitui uma rota potencial para a descoberta de novos materiais com potenciais aplicações em tecnologia e indústria.

Efeito sobre elementos de transição: Até mesmo os metais de transição, que são colocados depois dos lantanídeos ou actinídeos na tabela periódica, têm seus tamanhos afetados por essas contrações, afetando ainda mais as tendências vistas em diferentes períodos e grupos.

Conclusão

Em resumo, os conceitos de contração dos lantanídeos e actinídeos são importantes para entender as propriedades periódicas que afetam os elementos do bloco-f. Ambos resultam em uma diminuição constante nos tamanhos atômicos e iônicos em suas respectivas séries, levantando questões complexas e, por vezes, desafiadoras sobre seu comportamento químico e técnicas de separação. Essa contração desempenha um papel na formação dos materiais modernos que usamos e guia químicos e cientistas na exploração de novos usos para esses fascinantes elementos.

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