Graduação
  1. Química Geral  1.1. Introdução à Química  1.2. Estrutura Atômica  1.2.1. Partículas subatômicas  1.2.2. Modelo Atômico  1.2.3. Números quânticos  1.2.4. Configuração Eletrônica  1.2.5. Tendências periódicas  1.2.6. Isótopos e suas aplicações  1.3. Ligação Química  1.3.1. Ligação iônica  1.3.2. Ligações covalentes  1.3.3. Ligação Metálica  1.3.4. Hibridização  1.3.5. Geometria molecular e teoria VSEPR  1.3.6. Polaridade de ligação e momento dipolar  1.4. Estequiometria  1.4.1. Conceito de mol  1.4.2. Fórmula empírica e molecular  1.4.3. Reagente limitante e reagente em excesso  1.4.4. Rendimento Percentual e Pureza  1.4.5. Cálculo de diluição  1.5. Estados da Matéria  1.5.1. Leis dos Gases  1.5.2. Matéria e Forças Intermoleculares  1.5.3. Estruturas Sólidas e Cristalinas  1.5.4. Diagrama de fases  1.5.5. Plasma e fluido supercrítico  1.6. Reações químicas  1.6.1. Tipos de Reações Químicas  1.6.2. Balanceamento de Equações Químicas  1.6.3. Reações termoquímicas  1.6.4. Perfis de energia de reação  1.7. Soluções e Misturas  1.7.1. Unidades de concentração  1.7.2. Propriedades do síndrome  1.7.3. Solubilidade e Regras de Solubilidade  1.7.4. Lei de Henry e Lei de Raoult  1.7.5. Coeficiente de partição  1.8. Equilíbrio químico  1.8.1. Lei da ação das massas  1.8.2. Princípio de Le Chatelier  1.8.3. Quociente de reação  1.8.4. Para usar esta calculadora online para Constante de Equilíbrio, insira a Constante de Equilíbrio (Eq.) e pressione o botão calcular. Aqui está como o cálculo da Constante de Equilíbrio pode ser explicado com os valores de entrada fornecidos -> 0.05 = 0.05/0.  1.8.5. Balanço ácido-base  1.9. Ácidos e bases  1.9.1. Definições de Arrhenius, Brønsted–Lowry e Lewis  1.9.2. pH e pOH  1.9.3. Titulação ácido-base  1.9.4. Solução Tampão  1.9.5. Indicador ácido-base  1.9.6. Ácidos e Bases Polipróticos  1.10. Eletroquímica  1.10.1. reações redox  1.10.2. Células Galvânicas e Eletrolíticas  1.10.3. Equação de Nernst  1.10.4. Eletrolise  1.10.5. Leis de Faraday da eletrólise  1.11. Termodinâmica  1.11.1. Leis da Termodinâmica  1.11.2. Entalpia, entropia e energia livre de Gibbs  1.11.3. Espontaneidade das reações  1.11.4. Ciclos termodinâmicos (Lei de Hess, Ciclo de Carnot)  1.12. Cinética  1.12.1. Lei de velocidade e ordem de reação  1.12.2. Energia de Ativação e Catalisador  1.12.3. Teoria das colisões  1.12.4. Mecanismo de reação  1.12.5. Teoria do estado de transição
  2. Química orgânica  2.1. Estrutura e relações  2.1.1. Hybridisation in Carbon Compounds  2.1.2. Ressonância e aromatização  2.1.3. Molecular orbitals  2.1.4. Efeitos indutivo e mesomérico  2.2. Hidrocarbonetos  2.2.1. Hidrocarbonetos  2.2.2. Alquenos  2.2.3. Alquinos  2.2.4. Compostos aromáticos  2.2.5. Cicloalcanos e Conformação  2.3. Grupo Funcional  2.3.1. Álcoois e fenóis  2.3.2. Éteres e epóxidos  2.3.3. Aldeído e cetona  2.3.4. Ácidos carboxílicos e derivados  2.3.5. Amina  2.3.6. Ésteres e amidas  2.3.7. Tióis e Sulfetos  2.4. Estereoscópico  2.4.1. Isomerismo em Estereoquímica  2.4.2. Quiralidade e atividade óptica  2.4.3. Análise Estrutural  2.4.4. Diastereômeros e Enantiômeros  2.5.1. Reações de substituição  2.5.2. Reações de eliminação  2.5.3. Reações de Adição  2.5.4. Reações Radicais  2.5.5. Reações de rearranjo  2.5.6. Reações Pericíclicas  2.6. Espectroscopia e análise estrutural  2.6.1. Espectroscopia Infravermelha  2.6.2. Espectroscopia de ressonância magnética nuclear  2.6.3. Espectrometria de Massas  2.6.4. Espectroscopia UV-visível  2.6.5. Cristalografia de raios X  2.7. Química de polímeros  2.7.1. Polímeros de Adição e Condensação  2.7.2. Mecanismo de polimerização  2.7.3. Polímero Biodegradável  2.7.4. Polímeros condutores e inteligentes
  3. Química inorgânica  3.1. Química de Coordenação  3.1.1. Ligantes e compostos de coordenação  3.1.2. Teoria do campo cristalino  3.1.3. Teoria do Orbital Molecular em Compostos de Coordenação  3.1.4. Distorsão de Jahn–Teller  3.2. Química do Grupo Principal  3.2.1. Metais alcalinos e alcalino-terrosos  3.2.2. Halogênios e Gases Nobres  3.2.3. Metais de transição e seus complexos  3.2.4. Lantanídeos e Actinídeos  3.3. Química do estado sólido  3.3.1. Redes cristalinas e células unitárias  3.3.2. Defeitos em sólidos  3.3.3. Propriedades elétricas e magnéticas  3.3.4. Supercondutividade  3.4. Química bioinorgânica  3.4.1. Íons metálicos na biologia  3.4.2. Reações enzimáticas com metais  3.4.3. Intoxicação por metais e desintoxicação  3.4.4. Metaloproteínas e Metaloenzimas
  4. Química física  4.1. Química Quântica  4.1.1. Dualidade onda-partícula  4.1.2. Equação de Schrödinger  4.1.3. Números Quânticos e Orbitais  4.1.4. Espectroscopia atômica e molecular  4.2. Mecânica estatística  4.2.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  4.2.2. Funções de partição  4.2.3. Estatísticas de Bose–Einstein e Fermi–Dirac  4.3. Termodinâmica Química  4.3.1. Energia Livre de Gibbs  4.3.2. Transição de fase  4.3.3. Eficiência termodinâmica  4.4. Química de superfícies  4.4.1. Absorção e Catálise  4.4.2. Coloides e Emulsões
  5. Química Analítica  5.1. Métodos clássicos  5.1.1. Análise Gravimétrica  5.1.2. titritrimetria  5.2. Métodos instrumentais  5.2.1. Cromatografia  5.2.2. Espectroscopia  5.2.3. Métodos Eletroanalíticos  5.2.4. Difração de raios X
  6. Química Industrial  6.1. Petroquímica  6.2. Princípios de engenharia química  6.3. Química Verde  6.4. Produtos Farmacêuticos e Síntese de Medicamentos
  7. Bioquímica  7.1. Carbohydrates  7.2. Proteínas e enzimas  7.3. Lipídios e membranas  7.4. Ácidos nucleicos  7.5. Metabolismo e Bioenergética  7.6. Cinética enzimática e mecanismo

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Lantanídeos e Actinídeos


O estudo dos lantanídeos e actinídeos é uma parte interessante e essencial da química inorgânica, devido à sua posição única na tabela periódica e ao seu papel importante tanto nos avanços científicos como nas aplicações industriais. Hoje, embarcaremos em uma jornada para entender esses fascinantes grupos de elementos, examinando profundamente sua química, propriedades e aplicações.

Introdução aos lantanídeos e actinídeos

Os lantanídeos e actinídeos estão posicionados na parte inferior da tabela periódica, muitas vezes chamados de elementos do bloco-f porque seus elétrons de valência entram no orbital-f. Apesar de estarem agrupados, eles exibem uma rica variedade de comportamento químico e propriedades.

Lantanídeos

Os lantanídeos incluem 15 elementos, que vão de lantânio (La, Z=57) a lutécio (Lu, Z=71). Eles são nomeados a partir do primeiro elemento da série, o lantânio. A série dos lantanídeos é conhecida por sua contração dos lantanídeos, que se refere à diminuição anormal nos raios atômicos e iônicos ao se deslocar da esquerda para a direita ao longo de um período. Isso se deve principalmente ao fraco efeito de blindagem exibido pelos elétrons 4f.

Actinídeos

Os actinídeos incluem 15 elementos metálicos que vão de actínio (Ac, Z=89) a laurêncio (Lr, Z=103). Ao contrário dos lantanídeos, os actinídeos se caracterizam por serem capazes de formar elementos actinídeos com estados de oxidação mais altos e mostram uma química mais variada devido às órbitas 5f, 6d e 7s serem mais próximas em energia. Muitos actinídeos são radioativos e desempenham um papel importante na química nuclear.

Exemplo de Elementos Lantanídeos

Configuração eletrônica

Entender a configuração eletrônica dos lantanídeos e actinídeos é importante para prever suas propriedades químicas. A configuração geral é representada como:

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

As estruturas eletrônicas mostram que esses elementos têm boa condutividade e alta reatividade química, tornando-os adequados para uma variedade de aplicações.

elementos do bloco-fLantanídeos: La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, LuActinídeos: Ac, Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr

Propriedades físicas

Tanto os lantanídeos quanto os actinídeos são conhecidos por suas propriedades físicas únicas.

Lantanídeos

Os lantanídeos geralmente têm um brilho metálico brilhante e são propensos a escurecer no ar. Exceto para o lantânio e o lutécio, a maioria deles apresenta fortes propriedades paramagnéticas devido aos elétrons 4f desemparelhados. Além disso, possuem densidades e pontos de fusão relativamente altos. O lantânio é uma exceção notável, com um ponto de fusão relativamente baixo. A maioria dos lantanídeos possui propriedades gerais semelhantes, como maciez e alta ductilidade.

Actinídeos

Os actinídeos, por outro lado, são mais diversos. Enquanto alguns, como o tório e o urânio, são densos e têm altos pontos de fusão e ebulição, outros têm estruturas mais complexas que afetam seu estado e propriedades. Os actinídeos, como o plutônio, são importantes para os reatores nucleares devido à sua capacidade de liberar considerável energia térmica durante o decaimento radioativo.

Propriedades químicas

Lantanídeos

Os lantanídeos geralmente exibem um estado de oxidação +3, que simboliza sua valência normal. Embora outros estados de oxidação existam, eles são menos estáveis. O lantânio é um exemplo proeminente de um lantanídeo com estado de oxidação +3, como mostrado abaixo:

La → La 3+ + 3e⁻

Os lantanídeos são agentes redutores fortes, com sua atividade sendo refletida em sua reatividade com o ar, halogênios, hidrogênio e outros não-metais. A reação a seguir mostra a reatividade dos lantanídeos com a água:

2Ln + 6H2O → 2Ln(OH)3 + 3H2 ↑

Actinídeos

Os actinídeos exibem estados de oxidação mais variados, o que os torna versáteis em reações químicas. O urânio exibe estados de oxidação que variam de +3 a +6, o que o torna importante para o processamento de combustível nuclear:

UO22+ ↔ U4+ + O2

Além disso, os actinídeos formam complexos prontamente com ligantes devido à sua alta razão carga para raio, que aumenta sua reatividade química. Sua alta contagem de elétrons permite interações de troca que resultam em propriedades magnéticas atraentes.

Aplicações

As aplicações dos lantanídeos e actinídeos se estendem por muitos campos, incluindo eletrônicos, medicina e produção de energia.

Lantanídeos

  • Neodímio: Utilizado na produção de ímãs potentes encontrados em discos rígidos, fones de ouvido e turbinas eólicas.
  • Európio: Integral para displays fosforescentes em telas de televisão e LEDs.
  • Cério: Usado em conversores catalíticos e refino de petróleo bruto.

Actinídeos

  • Urânio: Alimenta reatores nucleares, proporcionando significativa capacidade de produção de energia e mostrando potencial em aplicações espaciais.
  • Plutônio: Utilizado para produzir energia em usinas e também na síntese de armas nucleares.
  • Tório: Proposto como combustível nuclear alternativo devido à sua alta abundância e baixa produção de resíduos radioativos.

Preocupações ambientais e de segurança

O manuseio e o uso dos lantanídeos e actinídeos exigem precauções especiais, principalmente devido à radioatividade dos actinídeos. A gestão de resíduos radioativos torna-se importante devido aos potenciais riscos ambientais e à necessidade de proteger a saúde humana.

Quadros regulatórios governam seu uso e descarte para minimizar o impacto ecológico e garantir a segurança. Estratégias eficazes incluem o descarte geológico para isolamento a longo prazo e o desenvolvimento de reatores avançados que minimizam a geração de resíduos.

Gestão e descarte de elementos radioativos

Conclusão

O fascinante mundo dos lantanídeos e actinídeos oferece um campo complexo, mas recompensador de estudo em química inorgânica. Embora compartilhem características semelhantes, suas propriedades físicas, químicas e eletrônicas únicas levam a diversas aplicações que vão desde o desenvolvimento de tecnologia avançada até a produção de energia sustentável. Esta jornada fornece uma base para futuras explorações no comportamento complexo desses elementos enquanto buscamos aplicações inovadoras e gestão responsável de recursos valiosos.


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