Pregrado
  1. Química general  1.1. Introducción a la Química  1.2. Estructura atómica  1.2.1. Partículas subatómicas  1.2.2. Modelo Atómico  1.2.3. Números cuánticos  1.2.4. Configuración Electrónica  1.2.5. Tendencias periódicas  1.2.6. Isotopes and their applications  1.3. Enlace químico  1.3.1. Enlace iónico  1.3.2. Enlaces covalentes  1.3.3. Enlace Metálico  1.3.4. Hibridación  1.3.5. Geometría molecular y teoría VSEPR  1.3.6. Polaridad del enlace y momento dipolar  1.4. Estequiometría  1.4.1. Concepto de mol  1.4.2. Fórmula empírica y molecular  1.4.3. Reactante limitante y reactante en exceso  1.4.4. Porcentaje de Rendimiento y Pureza  1.4.5. Cálculo de dilución  1.5. Estados de la materia  1.5.1. Leyes de los Gases  1.5.2. Materia y Fuerzas Intermoleculares  1.5.3. Estructuras Sólidas y Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma y fluido supercrítico  1.6. Reacciones químicas  1.6.1. Tipos de Reacciones Químicas  1.6.2. Balanceo de ecuaciones químicas  1.6.3. Reacciones termoquímicas  1.6.4. Perfiles de energía de reacción  1.7. Soluciones y mezclas  1.7.1. Unidades de concentración  1.7.2. Propiedades del síndrome  1.7.3. Solubilidad y Reglas de Solubilidad  1.7.4. La ley de Henry y la ley de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partición  1.8. Equilibrio químico  1.8.1. La ley de acción de masas  1.8.2. El principio de Le Chatelier  1.8.3. Cociente de reacción  1.8.4. Para usar esta calculadora en línea para la constante de equilibrio, ingrese la constante de equilibrio (Eq.) y presione el botón de calcular. Aquí es cómo se puede explicar el cálculo de la constante de equilibrio con los valores de entrada dados -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Equilibrio ácido-base  1.9. Ácidos y bases  1.9.1. Definiciones de Arrhenius, Brønsted–Lowry y Lewis  1.9.2. pH y pOH  1.9.3. Titulación ácido-base  1.9.4. Solución Buffer  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Polyprotic Acids and Bases  1.10. Electroquímica  1.10.1. reacciones redox  1.10.2. Celdas Galvánicas y Electrolíticas  1.10.3. Ecuación de Nernst  1.10.4. Electrólisis  1.10.5. Leyes de Faraday de la electrólisis  1.11. Termodinámica  1.11.1. Leyes de la Termodinámica  1.11.2. Entalpía, entropía y energía libre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidad de las reacciones  1.11.4. Ciclos termodinámicos (Ley de Hess, ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. La ley de velocidad y el orden de reacción  1.12.2. Energía de Activación y Catalizador  1.12.3. Teoría de colisiones  1.12.4. Mecanismo de reacción  1.12.5. Teoría del estado de transición
  2. Química orgánica  2.1. Estructura y relaciones  2.1.1. Hibridación en Compuestos de Carbono  2.1.2. Resonancia y aromatización  2.1.3. Orbitales moleculares  2.1.4. Efectos inductivo y mesomérico  2.2. Hidrocarburos  2.2.1. Hidrocarburos  2.2.2. Alqueno  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compuestos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos y Conformación  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Alcoholes y fenoles  2.3.2. Éteres y epóxidos  2.3.3. Aldehídos y cetonas  2.3.4. Ácidos carboxílicos y derivados  2.3.5. Aminas  2.3.6. Ésteres y amidas  2.3.7. Tioles y sulfuros  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomería en Estereoquímica  2.4.2. Quiralidad y actividad óptica  2.4.3. Análisis estructural  2.4.4. Diastereómeros y Enantiómeros  2.5.1. Reacciones de sustitución  2.5.2. Reacciones de eliminación  2.5.3. Reacciones de adición  2.5.4. Reacciones radicales  2.5.5. Reacciones de reordenamiento  2.5.6. Reacciones Pericíclicas  2.6. Espectroscopía y análisis estructural  2.6.1. Espectroscopía Infrarroja  2.6.2. Espectroscopía por resonancia magnética nuclear  2.6.3. Espectrometría de masas  2.6.4. Espectroscopia UV-visible  2.6.5. Cristalografía de rayos X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adición y Condensación  2.7.2. Mecanismo de polimerización  2.7.3. Polímero biodegradable  2.7.4. Polímeros conductores e inteligentes
  3. Química inorgánica  3.1. Química de coordinación  3.1.1. Ligandos y compuestos de coordinación  3.1.2. Teoría del campo cristalino  3.1.3. Teoría de Orbitales Moleculares en Compuestos de Coordinación  3.1.4. Distorsión de Jahn–Taylor  3.2. Química del grupo principal  3.2.1. Metales alcalinos y alcalinotérreos  3.2.2. Halógenos y Gases Nobles  3.2.3. Los metales de transición y sus complejos  3.2.4. Lantánidos y Actínidos  3.3. Solid state chemistry  3.3.1. Redes cristalinas y celdas unitarias  3.3.2. Defectos en sólidos  3.3.3. Propiedades eléctricas y magnéticas  3.3.4. Superconductividad  3.4. Química bioinorgánica  3.4.1. Iones metálicos en biología  3.4.2. Reacciones enzimáticas con metales  3.4.3. Intoxicación por metales y desintoxicación  3.4.4. Metaloproteínas y Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Cuántica  4.1.1. Dualidad onda-partícula  4.1.2. Ecuación de Schrödinger  4.1.3. Números Cuánticos y Orbitales  4.1.4. Espectroscopía atómica y molecular  4.2. Mecánica estadística  4.2.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funciones de partición  4.2.3. Estadísticas de Bose-Einstein y Fermi-Dirac  4.3. Termodinámica química  4.3.1. Energía Libre de Gibbs  4.3.2. Transición de fase  4.3.3. Eficiencia termodinámica  4.4. Química de superficies  4.4.1. Absorción y Catálisis  4.4.2. Coloides y Emulsiones
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clásicos  5.1.1. Análisis Gravimétrico  5.1.2. titrímetro  5.2. Métodos instrumentales  5.2.1. Cromatografía  5.2.2. Espectroscopía  5.2.3. Métodos electroanalíticos  5.2.4. Difracción de rayos X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Principios de ingeniería química  6.3. Química Verde  6.4. Farmacéuticos y Síntesis de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohidratos  7.2. Proteínas y enzimas  7.3. Lípidos y membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo y Bioenergética  7.6. Cinética enzimática y mecanismo

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Lantánidos y Actínidos


El estudio de los lantánidos y los actínidos es una parte interesante y esencial de la química inorgánica, debido a su posición única en la tabla periódica y su importante papel tanto en los avances científicos como en las aplicaciones industriales. Hoy, emprenderemos un viaje para comprender estos fascinantes grupos de elementos, examinando en profundidad su química, propiedades y aplicaciones.

Introducción a los lantánidos y actínidos

Los lantánidos y los actínidos se sitúan en la parte inferior de la tabla periódica, a menudo llamados elementos del bloque f porque sus electrones de valencia entran en el orbital f. A pesar de estar agrupados juntos, exhiben una rica variedad de comportamientos químicos y propiedades.

Lantánidos

Los lantánidos incluyen 15 elementos, que van desde lantano (La, Z=57) hasta lutecio (Lu, Z=71). Se nombran así por el primer elemento de la serie, el lantano. La serie de los lantánidos es conocida por su contracción de los lantánidos, que se refiere a la disminución anormal de los radios atómicos e iónicos a medida que uno avanza de izquierda a derecha a lo largo de un período. Esto se debe principalmente al pobre efecto de apantallamiento exhibido por los electrones 4f.

Actínidos

Los actínidos incluyen 15 elementos metálicos que van desde actinio (Ac, Z=89) hasta laurencio (Lr, Z=103). A diferencia de los lantánidos, los actínidos se caracterizan por ser capaces de formar elementos actínidos con estados de oxidación más altos y mostrar una química más variada debido a los orbitales 5f, 6d y 7s que están más cerca en energía. Muchos actínidos son radiactivos y juegan un papel importante en la química nuclear.

Ejemplo de elementos Lantánidos

Configuración electrónica

Comprender la configuración electrónica de los lantánidos y actínidos es importante para predecir sus propiedades químicas. La configuración general se representa como:

Lantánidos: [Xe]4f1-14 5d 0-1 6s 2
Actínidos: [Rn]5f1-14 6d 0-1 7s 2

Las estructuras electrónicas muestran que estos elementos tienen buena conductividad y alta reactividad química, lo que los hace adecuados para una variedad de aplicaciones.

elementos del bloque fLantánidos: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, LuActínidos: Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr

Propiedades físicas

Tanto los lantánidos como los actínidos son conocidos por sus propiedades físicas únicas.

Lantánidos

Los lantánidos suelen tener un brillo metálico brillante y son propensos a oscurecerse en el aire. Excepto por el lantano y el lutecio, la mayoría de ellos tienen fuertes propiedades paramagnéticas debido a los electrones 4f desapareados. Además, tienen densidades y puntos de fusión relativamente altos. El lantano es una excepción notable con un punto de fusión relativamente bajo. La mayoría de los lantánidos tienen propiedades generales similares, como ser blandos y con alta ductilidad.

Actínidos

Los actínidos, por otro lado, son más diversos. Mientras que algunos, como el torio y el uranio, son densos y tienen altos puntos de fusión y ebullición, otros tienen estructuras más complejas que afectan su estado y propiedades. Los actínidos, como el plutonio, son importantes para los reactores nucleares debido a su capacidad para liberar una cantidad sustancial de energía térmica al descomponerse radiactivamente.

Propiedades químicas

Lantánidos

Los lantánidos generalmente exhiben un estado de oxidación +3, que simboliza su valencia normal. Aunque existen otros estados de oxidación, son menos estables. El lantano es un ejemplo prominente de un lantánido con un estado de oxidación +3 como se muestra a continuación:

La → La 3+ + 3e⁻

Los lantánidos son fuertes agentes reductores, su actividad se refleja en su reactividad con aire, halógenos, hidrógeno y otros no metales. La siguiente reacción muestra la reactividad de los lantánidos con el agua:

2Ln + 6H2O → 2Ln(OH)3 + 3H2 ↑

Actínidos

Los actínidos exhiben estados de oxidación más variados, lo que los hace versátiles en reacciones químicas. El uranio exhibe estados de oxidación que van desde +3 hasta +6, lo que lo hace importante para el procesamiento de combustible nuclear:

UO22+ ↔ U4+ + O2

Además, los actínidos forman complejos fácilmente con ligandos debido a su alta relación carga-radio, lo que aumenta su reactividad química. Su alto conteo de electrones permite interacciones de intercambio que resultan en propiedades magnéticas atractivas.

Aplicaciones

Las aplicaciones de los lantánidos y actínidos se extienden a través de muchos campos, incluyendo la electrónica, la medicina y la producción de energía.

Lantánidos

  • Neodimio: Se utiliza en la producción de imanes potentes encontrados en discos duros, auriculares y turbinas eólicas.
  • Europio: Integral para pantallas fosforescentes en pantallas de televisión y LED.
  • Cerio: Utilizado en convertidores catalíticos y refinación de petróleo crudo.

Actínidos

  • Uranio: Alimenta reactores nucleares, proporcionando una capacidad significativa para la producción de energía y mostrando potencial en aplicaciones espaciales.
  • Plutonio: Se utiliza para producir energía en centrales eléctricas y también en la síntesis de armas nucleares.
  • Torio: Propuesto como un combustible nuclear alternativo debido a su alta abundancia y baja producción de desechos radiactivos.

Preocupaciones ambientales y de seguridad

El manejo y uso de los lantánidos y actínidos requieren precauciones especiales, en particular debido a la radiactividad de los actínidos. La gestión de desechos radiactivos se vuelve importante debido a los posibles peligros ambientales y la necesidad de proteger la salud humana.

Los marcos regulatorios gobiernan su uso y disposición para minimizar el impacto ecológico y garantizar la seguridad. Las estrategias efectivas incluyen la disposición geológica para el aislamiento a largo plazo y diseños avanzados de reactores que minimizan la generación de desechos.

Gestión y disposición de elementos radiactivos

Conclusión

El fascinante mundo de los lantánidos y actínidos proporciona un campo de estudio complejo pero gratificante en la química inorgánica. Aunque comparten características similares, sus propiedades físicas, químicas y electrónicas únicas dan lugar a aplicaciones diversas que van desde el desarrollo de tecnología avanzada hasta la producción de energía sostenible. Este viaje proporciona una base para futuras exploraciones en el comportamiento complejo de estos elementos mientras buscamos aplicaciones innovadoras y una gestión responsable de los valiosos recursos.


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