Átmenetifémek csoportjai7. (mellék)csoport
Mn, Tc, Re – mangán, technécium, réniumfém Mn: Scheele - 1774Re: Perrier, Segré - 1925Tc: mesterséges elem, Noddad, Tacke, Berg - Mo-ből, 1937
Elektronszerkezet: (n-1) d5ns2 – “senki sem lóg ki”• oxidációs állapot: Mn: +2 ,+3, +4, (+5), +6, +7
Tc, Re: +4, +5, +6 , +7
Mn: igen részletes ismeretekkel rendelkezünk, a Tc és Re exotikusabb, egymáshoz igen hasonló
Mangán, technécium, réniumFizikai tulajdonságok:• Mn: magas op.-ú, kemény, törékeny fém, emiatt nehezen megmunkálható. • Re: igen jól megmunkálható.
Kémiai tulajdonságok:• Mn2+/Mn standardpotenciál: –1,18 V, emiatt reakcióképesebb, mint a szomszédai• nagyobb méret: Mn2+: 3d5 (félig feltöltött héj)• A Zn-hez hasonló tulajdonságok• Bontja a vizet, híg HCl jól oldja• Melegítve szinte minden nemfémes elemmel reagál
Mangán, technécium, rénium
Kémiai tulajdonságok:• A Tc es Re csak oxidáló savakban oldódik (HNO3, cc.H2SO4, brómos víz)• HEO4 képződik• Mn: „kationos kémia is van”: Mn2+
• Tc, Re: oxoanionok, még a EO4– sem nagyon oxidatív
Mangán, technécium, rénium
Előfordulás:• Mn: 106 ppm, 0,08 % (Fe,Ti, Mn a sorrend)• 235U maghasadási terméke: 99Tc, t1/2=2·105 év• Re: nagyon ritka: 7·10-8 % (0,0007ppm)• MnO2 barnakő – piroluzit• MnCO3 - Úrkút
Mangán, technécium, rénium
Előállítás:• Mn: 95% ferromangán• MnO2 + Fe2O3 + C → Mn + Fe + CO• Tiszta Mn →MnSO4-ból elektrolízissel
• Tc: 6% a atomerőművel hasadási termékében (235U)- „hűtés” (néhány év) – erősen sugárzó hasadási termékek lebomlanak- elválasztás extrakció/ioncsere• TcO4
– pertechnát vagy Tc2S7: redukció H2-nel• Tc ~1 kg /év
Mangán, technécium, réniumElőállítás:• Re: a Mo-gyártás mellékterméke• pörkölés Re2O7 → füstgázokban, szállóporban• NH4ReO4 + H2 → Re• 35 tonna/év
Felhasználás:• Mn: ötvöző: megmunkálhatóság javul, keményebb lesz a fém• MnO2: „szárazelem „• 99Tc konstans β sugárforrás, orvosdiagnosztika• Re nagyon drága, Pt/Re katalizátor• termoelem
Mangán, technécium, réniumVegyületek:Halogenidek• Mn: +2 oxidációs állapot: valamennyi halogeniddel• +3: MnF3
+4: MnF4
+7: MnO3F• Tc, Re: +4, +5, +6, +7: nagyszámú halogenid és oxohalogenid vegyület létezik, +6, +7 sem oxidáló• a legnagyobb oxidációs állapotú vegyületek molekularácsosak
Mangán, technécium, réniumVegyületek:Oxidok• Mn: +2 - +7• Tc, Re: +4 - +7
• E2O7 savképző oxid • Mn2O7: KMnO4-ből cc.H2SO4-val (robbanásveszélyes) →HMnO4, stabilizálódik: KMnO4
MnOMn2O3
TcO2 ReO2 MnO2
TcO3 ReO3
Tc2O7 Re2O7 Mn2O7
Mangán, technécium, réniumVegyületek:Oxidok• Mn: +7: oxidálószer, oxidáló hatás pH-függő• savas közeg:
MnO4– + 8 H+ + 5 e– = Mn2+ + 4 H2O ε° = 1,51 V
• semleges közeg:MnO4
– + 2 H2O + 3 e– = MnO2 + 4 OH– ε° = 1,23 V• lúgos közeg:
MnO4– + e– = MnO4
2– ε° = 0,56 V
Mangán, technécium, réniumVegyületek:Oxidok• MnO2: barnakő, felhasználás:• szárazelem gyártás: anód: Zn→ Zn2+ + 2e–
katód: CDepolarizátor (hidrogén-fejlődés megakadályozása):
2 MnO2 + H2O + 2 e– = Mn2O3 + 2 OH–
MnO2 + H+ + e–→ MnO(OH)• téglagyártás szinezés• üveggyártás: színtelenítés (vas(III) színének kompenzálása)
• ferritkerámiák (M(II)Fe2O4, Mn, Zn): mágneses → TV tranzisztorok stb.
Mangán, technécium, rénium
Biológiai szerep:Mn:• felnőtt szervezet: 10-20 mg-ot tartalmaz• legfontosabb szerep: fotoszintetizáló rendszer II (PSII)-benvesz részt: víz fotolízise → oxigén képződése
Átmenetifémek csoportjaiFe, Co, Ni – vas, kobalt, nikkel~5 ezer éve ismerik, i.e. 1200-ben kezdődött a „gyártása”Elektronszerkezet: 3d6-3d8 (VIII. mellékoszlop)Fe 3d64s2 oxidációs állapot: +2,+3,(+6)Co 3d74s2 oxidációs állapot: +2,+3Ni 3d84s2 oxidációs állapot: +2,+3
Fizikai tulajdonságok:• Fe: magas, op. (~1500o) A tiszta vas puha, de szennyezők vagy ötvöző elemek nagyon befolyásolják pl. a megmunkálhatóságot.• Ferromágnesek
Vas, kobalt, nikkelKémiai tulajdonságok:• A Fe a legreakcióképesebb• Fe, Ni – finom eloszlásban piroforos• Fe, Ni oldódik híg, nem oxidáló savakban, • Co lassabban oldódik• cc.HNO3 mindhárom fémet passziválja• Fe rozsdásodik: oxidhidrát képződik, ami rosszul tapad• Magas hőmérsékleten reagál a nemfémekkel:
O2, X2,S, C, B
Group 8,9,10 of 3d: Fe, Co, Ni
magnetite
Hematite-necklace
hematite
Group 8,9,10 of 3d: Fe, Co, Ni
Torockó /Transilvania
Vas, kobalt, nikkelElőfordulás:• Fe: 4. elem (O, Si, Al, Fe), 6,2%, 62000ppm• Fe2O3 - hematit• Fe3O4 - magnetit • 2Fe2O3 ·3H2O - limonit• FeCO3 – sziderit• FeS2 - pirit• Co: általában szulfidos ércekben (nikkellel, rézzel együtt)
Vas, kobalt, nikkelElőállítás:Kohászat• Redukálószer: koksz: C, CO• Salakképző: CaCO3 (CaSiO3)• 2 Fe2O3+ 3 C = 4 Fe +3 CO2
• SiO2+ CaCO3= CaSiO3+ CO2
• Nyers vas: C és P tartalom• Acélgyártás: C% < 1,7• Bessemer-Thomas (1856) - levegőátfúvatás• Siemens-Martin külső fűtés kell (ócskavas)• Tiszta vas Fe(CO)5, elektrolízis, redukció hidrogénnel
Vas, kobalt, nikkelElőállítás:Co: Cu vagy Ni előállításának mellékterméke:szulfidos érc oxid → Co, Ni
Felhasználás:• Vas: szerkezeti anyag 700 millió t/év• Co: ötvöző, mágnes• Ni: bevonat - galvnizálás
ötvöző: Ni-Cu: konstantán, Ni-Cu-Zn: újezüst (alpakka)
hidrogénező katalizátor
⎯⎯ →⎯pörkölés
Vas, kobalt, nikkelVegyületek:Halogenidek:• Fe, Co: EX2 és EX3 (+3-as oxidációs állapotújodidvegyületek nem képződnek)• Ni: EX2
• vízoldhatóak (kivétel a fluoridok), jellemző a színük• FeCl3 fontos vegyszer: tiszta állapotban dimer: Fe2Cl6, FeCl3·6H2O – vizes oldatban [Fe(H2O)6]3+ ionok• Halogenid feleslegben: halogeno komplexek: [MX4]2–, [MX4]–
Vas, kobalt, nikkelVegyületek:Oxidok: FeO Fe3O4 Fe2O3 FeO4
2–
(csak lúgos közegben)
CoO Co3O4 –NiO – (Ni2O3)
Vas, kobalt, nikkel
Vegyületek:Komplexek:• halogeno komplexek• ciano komplexek: [Fe(CN)6]3–, [Fe(CN)6]4–
• amino komplexek: [Ni(NH3)6]2+, [Co(NH3)6]2+, [Co(NH3)6]3+
• tiocianáto komplexek: [Fe(SCN)x]3+x–, [Co(SCN)x]3+x–, • szerves ligandumokkal alkotott komplexek:
α,α’-dipiridil – Fe(II)dimetilglioxim – Ni(II)
A vas(II) komplexei
Komplexek:• Vizes oldatban: [Fe(H2O)6]2+ (oktaéderes, halvány kékeszöld)• könnyen vas(III)-má oxidálódik (különösen lúgos oldatban)• a komplexképzők megváltoztatják a Fe(III)/Fe(II) redoxpotenciáljátFe3+/Fe2+ : CN– +0,36 V
H2O +0,77 VPhen +1,12 V
A vas(II) komplexei
Komplexek:• közbenső (hard/soft) sav: az O-, N- és S-donor-atomokhozis kötődik, viszonylag kis stabilitással
• legjelentősebb, legstabilisabb komplexek: kelátképzőhelyzetben aromás nitrogén donor-atomokat tartalmazóligandumok• bipiridin, fenantrolin, porfirinek
• komplexei általában oktaéderes geometriájúak (néhány esetben tetraéderes geometria)
A vas(III) komplexei
Komplexek:• Vizes oldatban: : [Fe(H2O)6]3+ (halvány lila)• savas és lúgos oldatban is stabilis• számos komplexe létezik• jellemző reakció: hidrolízis
pH > 1: [Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(H2O)5(OH)]2+ + H3O+
Ks = 1,8⋅10–3
• Dimerizáció → oxohidas szerkezet (sárga színű)[(H2O)5Fe–O–Fe(H2O)5]4+
A vas(III) komplexeiKomplexek:pH > 2: többmagvú szerkezetek, vegyes hidroxo komplexek →Fe(OH)3 csapadék
• általában oktaéderes, nagyspinszámú komplexek• (néhány erős terű ligandum esetén kisspinszámú komplexek: [Fe(CN)6]3–, [Fe(bipy)3]3+)
• hard sav: • A F– és az O-donoratomokhoz kötődik nagy stabilitással[Fe(SCN)4]– + 6 F– [FeF6]3– + 4 SCN–
intenziv piros színtelen
A vas(III) komplexeiKomplexek:leggyakoribb O-donort tartalmazó csoportok:- foszfátok- oxalátok, karboxilátok- diketonok (acetil-aceton)- alkoxidok- cukrok és származékaik- hidroxamátok- katecholátok
Nitrogén donoratomokhoz (aminok, aminosavak) kicsi affinitás
Átmenetifémek csoportjaiPlatina fémek
Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt – ruténium, ozmium, ródium, iridium, palládium, platinaRu Rh Pd Os Ir Ptd7s1 d8s1 d10s0 d6s2 d7s2 d9s1
sokféle oxidációs állapot
Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, Ptsokféle oxidációs állapot
Ru Os Rh Ir Pd Pt- - 1 12 2 2 2 2 23 3 3 3 - (3)4 4 4 4 4 45 5 5 5 5 56 6 6 6 6 67 78 8
Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, PtFizikai tulajdonságok:• sűrűségük nagyon nagy• „könnyűek”: Ru,Rh, Pd ~12 g/cm3
• „nehéz”: Ir, Pt 21-23 g/cm3
• Ru→ Pd, Os→ Pt op. csökkenkeménység csökkenmegmunkálhatóság jobb
legkönnyebben megmunkálható: Pd, Pt
Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, PtKémiai tulajdonságok:• Nemes fémek, oxigénhez kicsi az affinitás• Vörösizzás hőmérsékletén reakcióképesek• csak oxidáló savakkal vihetők oldatba (pl. Pt: királyvíz oldja)• erősen soft karakterű vegyületek (pl. CN–) megtámadhatják • Ru, Os: +8-as oxidációs állapot: OsO4
Előfordulás:• Rendkívül ritkák: Ru: 0,1 ppm, Rh: 0,1 ppm, Pd: 15 ppm,• Os: 5 ppm, Ir: 1 ppm, Pt: 10 ppm• Pt régen ismert• elemi állapotban, szulfidos ércekben (nem önállóan)
Platina fémekRu, Os, Rh, Ir, Pd, PtElőállítás:• Réz-, nikkel-ércek feldolgozása során: anódiszapban →platinafémek• Elválasztás a nehéz: klasszikus és kromatográfiás, extrakciós módszerek
Felhasználás:• Katalizátorok: szerves kémia (Ru, Rh), szervetlen kémia (Pt, Pd), (gépkocsikban is)• Ékszer (Pt)• Gyújtógyertyák (Pt, Ir)• labor: tégely, elektród (Pt)
Platinafémek vegyületeiHidridek:• Pt, Pd: legnagyobb mértékben képesek hidrogént „oldani”(Pd: 100 térfogatnyi hidrogén, képes a hidrogén átdiffundálni)
Halogenidek:sokféle halogenid, néhány jelentős• +8: oxidálószerek, nem stabilisak• +7: OsF7
• +6: EF6: Pd nem stabilis PtF6 + Xe = [XeF] [PtF5]• EF5, EX4, EX3, EX2: általános, • laborban: RuCl3·nH2O, RhCl3·nH2O, K2[PtCl4], K2[Pt(Cl)6]
Platinafémek vegyületei
Komplex vegyületek:óriási számú vegyület• Wilkinson komplex: [RhCl(PPh3)3] - hidrogénezés• Vaska komplex: [IrCl(CO)(PPh3)2] - O2 reverzibilismegkötése• „cisz-platin”: cisz-[PtCl2(NH3)2] – rákellenes hatás
Átmenetifémek csoportjai11. (mellék)csoport
Cu, Ag, Au – réz, ezüst, arany Elektronszerkezet: (n-1)d10ns1
• oxidációs állapot:• Cu: +1 +2, (+3)• Ag: +1 (+2)• Au: +1 (+3) (-1) CsAu
• EN: Cu: 1,9, Ag: 1,9, Au: 2,4
Réz, ezüst, aranyCu, Ag, AuFizikai tulajdonságok:• Nagy sűrűség, puha, jól megmunkálható• Op.: közepes• Jó hő- és elektromos vezetők• Cu: vörös• Ag: fehér• Au: sárga
Réz, ezüst, aranyCu, Ag, AuKémiai tulajdonságok:• nemesfémek (soft fémek)• Cu: levegőn: patina → Cu2(OH)2CO3 – bázisos réz(II)-karbonát (zöld)• Ag: H2S → Ag2S (ezüst megfeketedik)• Cu felületén is képződhet CuS (szennyvíztelep Cualkatrészein található ilyen)• Cu: csak oxidáló sav oldja, (de HCl, CH3COOH is O2
jelenlétében)• Ag: cc. HNO3
• Au: csak királyvíz oldja
Réz, ezüst, aranyCu, Ag, AuElőfordulás:• Ritkák (~Pt-fémek), de érceikból „könnyen” előállíthatók• elemi állapotban• CuFeS2 kalkopirit, Cu2S – kuprit, Cu2(OH)2CO3 - malachit• Ag2S - argentit• Au – elemi állapot: kvarc vagy pirit kísérője
Réz, ezüst, arany
Előállítás:Cu: 2 Cu2S+ 3 O2 = 2 Cu2O + 2 SO2
2 Cu2O + Cu2S = 6 Cu + SO2
bruttó: 3 Cu2S +3 O2 = 6 Cu + SO2
Elektrolitikus tisztításAg: Pb-, Zn-,Cu-előállítás mellékterméke• Ciánlúgozás (Nagybánya (Románia) 2000-es tiszai katasztrófa)4 Ag +8 NaCN + O2+ H2O = 4 Na[Ag(CN)2] + 4 NaOH
• Zn-kel cementálhatóAu: Elemi állapotú: „aranymosás”• ércekből: ciánlúgozás
Réz, ezüst, arany
Felhasználás:• „ékszer” Au 100% 24 karát• „aranytartalék”• elektronika: Cu-huzal• Ag: biztosíték• Au: elektronika, korrózióálló érintkezés• Ötvözetek: sárgaréz: Cu+Zn
bronz: Cu+Snérme: Cu+Ni (+As)(+Zn, Mn)Monel-fém: Cu+Ni+Mnalpakka: Cu+Zn+Ni
Réz, ezüst, arany vegyületeiHalogenidek: F: nagy, I: kis oxidációs állapotban jellemző• Cu: CuX2 X = F, Cl, Br• CuX X = I, Br, Cl• Ag: AgF2
AgX X = F, Cl, Br, I• Au: AuX3 X = F, Cl, Br
AuX X = Cl, IFelhasználás: AgX - fotózás• exponálás: AgBr Ag + Br (4-100 atom)• előhívás: hidrokinon redukál a gócokon: AgBr→ Ag + „Br”• fixálás AgBr + 2 Na2S2O3 = Ag[(S2O3)2]3– + 4 Na+ + Br–
⎯⎯→⎯fény
Réz, ezüst, arany vegyületei
Oxidok: • Cu2O (vörös), CuO (fekete): Cu(OH)2 = CuO + H2O• Ag2O (barna): AgOH (csak vizes oldatban létezik) → Ag2O>160 °C-on elemeire bomlik
• Au(III) + lúg → Au2O3·xH2O → (160 °C-on bomlik) Au + O2
Átmenetifémek csoportjai12. (mellék)csoport
Zn, Cd, Hg – cink, kadmium, higanyElektronszerkezet: (n-1) d10ns2
• oxidációs állapot: +2+1: Hg2
2+ = (Hg-Hg)2+: +1
Fizikai tulajdonság:op. alacsony: Zn → Hg csökkensűrűség kisebb, mint a megelőző elemeké
Hg ötvözetei: amalgámok
Cink, kadmium, higanyKémiai tulajdonság:• Reakcióképesség Zn > Cd > Hg csökken• Zn, Cd hasonló• Hg: inkább nemesfém• kissé melegítve reagálnak:• O2, S, P4, halogén• Hg + S = HgS szobahőmérsékleten is (lázmérő törése)• Zn: amfoter, sav és lúg is oldja
Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2
Zn + 2 NaOH + 2 H2O = Na2[Zn(OH)4] + H2
• Cd: nem oxidáló sav oldja• Hg: csak oxidáló savban oldható
Cink, kadmium, higany
Előfordulás:• Ritkák, de „jó” ásványaik vannak, szulfidos ércek• ZnS – wurtzit, szfalerit• CdS – kísérő (cinkásványok)• HgS - cinnabarit
Előállítás:• ZnS pörkölés: → ZnO redukció (C, 1100 °C) → Zn
kidesztillál• Cd: cinkkel együtt, oldatelektrolízissel: elválasztás• Tiszta Zn: elektrolízis• HgS pörkölés (700 °C) → (HgO) → Hg (cseppfolyosítható)
Cink, kadmium, higany
Felhasználás:• Zn: korrózióvédelem
szárazelem• Cd: elemek – (egyre jobban kiszorul a használata)
Ni-Cd akkumlátor• Hg: galvánelemek, utcai világítótestek, egyenirányítók
hőmérők, barométerek, laboratóriumi felhasználásNaCl – elektrolízis
Cink, kadmium, higany vegyületeiHalogenidek:• +2-es oxidációs szám a jellemző, EX2
• ZnCl2, CdCl2 közönséges sók, vízben oldódnak• HgX2 vegyületek: X = F, ionosX = Cl, Br, I: kovalens jellegűHgCl2 - szublimát – szilárd, szublimál, rendkívül mérgezőHgI2 – vörös színű, csapadék (vízben elég jól oldódik)I– feleslegben: komplex: HgI2 + 2 I– [HgI4]2– (sárga)
• [HgI4]2– - Nessler-reagens, [HgI2Br2]2– - Nessler-Winkler reagens2[HgI2Br2]2–+NH3+ 3OH– = HgO·HgNH2I+ 3I– + 4Br– + 2H2O
• Hg2Cl2 – kalomel, fehér, szublimál, vízben rosszul oldódik
Cink, kadmium, higany vegyületei
Oxidok: • ZnO: amfoter - hidegen fehér, melegítve: sárga (Zn1+xO)ZnO + 2 H+ = Zn2+ + H2OZnO + 2 OH– + H2O = [Zn(OH)4]2–
• CdO, HgO – bázikus oxid, csak savakban oldódnak
Szulfidok: ld. analitika
Egyéb komplexek: • amin komplexek: [Zn(NH3)4]2+, [Cd(NH3)4]2+ , [Hg(NH3)2]2+
• hidroxo komplex: [Zn(OH)4]2–
• ciano komplexek: [Zn(CN)4]2–, [Cd(CN)4]2– , [Hg(CN)4]2–
Az f-mező elemeiLantanoidák
Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu –cérium, prazeodinium, neodimium, prométium, szamárium, európium, gadolinium, terbium, diszprózium, holmium, erbium, túlium, itterbium, lutéciumElektronszerkezet:La: 5d16s2, Ln: (n-2) f1-14(n-1) d1ns2 (n = 6)• szabálytalanságok: d e– → f alhéjra kerül: f7 és f14 kitüntetett• Eu: f75d06s2, Yb: f14d06s2
LantanoidákAtomméretKülső elektronhéj azonos, kisebb főkvantumszámú héj töltődik, f elektronok árnyékoló hatása kisebb → rendszám növekedésével csökken a méret → lantanoida kontrakció
Oxidációs számokkülső elektronhéj azonos: +3 a jellemző, +2 és +4 is+4 :Ce, Tb+2: Eu,Yb, (Sm,Tm)
LantanoidákFizikai tulajdonságok• ezüstfehér, jól megmunkálható fémek• paramágnesesség jellemző
Kémiai tulajdonságok• külső elektronhéj azonos: Ce-Lu, de Sc,Y, La is nagyon hasonló → hasonló tulajdonságok• kis EN: reakcióképes elemek, híg savak is oldják őket• nincs védőoxidréteg• hard karakterűek, fluoridok, oxidok stabilisak• 3+ ionok: komplexképzésre hajlamosak: koord.szám ~8-9
LantanoidákElőfordulás• „ritkaföldfémek”, nem ritkák (némelyik gyakoribb, mint egyes átmenetifémek, nemesfémek), inkább szétszórtak• xenotim: YPO4
• monacit-homok: La,Th,Ln-foszfát keveréke• basztnezit: M(III)CO3F (M = La, Ln)
Előállítás• Fém-kloridok olvadék elektrolízise• Fém-kloridok, -oxidok redukciója (Ca, Mg) → fémkeverék• Tiszta fémek: elválasztás nagyon nehéz, drága ioncsere
LantanoidákFelhasználás• mágnesek• acélötvöző→ oxigén, kén zavaró hatásának megszüntetése(elsősorban „mischmetall”-t: Ce, La, Pr, Nd keveréke)•pirofóros tulajdonság → tűzkő• Eu: szinesTV• Gd: orvosdiagnosztika
Lantanoida elemek vegyületeiHalogenidek• LnX2, LnX3, LnF4 (pl. CeF4 – stabilis)• LnF3: rosszul oldódik• LnCl3 közönséges sók, vízoldhatók• EX2 (elsősorban jodidok) SmI2, EuI2, YbI2Oxidok• Ln2O3 bázikus oxidok, savban oldódnak• Ln(OH)3 – elég rosszul oldódnak vízben, • báziserősség Ce(OH)3 → Lu(OH)3 csökkenKomplexek• nagy koordinációs szám: O-, F-donoratomokat tartalmazóligandumok: edta, amino-polikarboxilátok
Lantanoidák
Az f-mező elemeiAktionoidák
Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr –tórium, protaktínium, urán, plutónium, neptúnium, americium, kűrium, berkélium, kalifornium, einsteinium, fermium, mendelévium, nobélium, laurencium
Elektronszerkezet:5f1-146d17s2
Aktionoidák
Oxidációs szám:5f és 6d elkülönülés csekély → változatos oxidációs állapotAc: +3Th: +3, +4Pa: (+3,) +4, +5U: +3, +4, +5, +6Np: +3 → +7, +5Pu: +3 → +7, +4Am – Lr: +3
Aktionoidák
Fizikai tulajdonságok: viszonylag puha, jól megmunkálható fémek (Th, U)Kémiai tulajdonságok:jobban hasonlítanak az átmenetifémekhez,EN > EN(Ln), reakciókészség < Lnkülönösen Th ellenálló, U már savakban is feloldódik
AktionoidákElőfordulás:• csak radioaktív izotópok• 232Th : t1/2 ~1010
• 238U: t1/2 ~109
• monachit homok: Th• Am-tól kezdődően: csak mesterségesen állíthatók elő
Felhasználás:• Th: elektroncsövek, atomenergia felhasználás• U: atomenergia
Aktionoida elemek vegyületei
Oxidok:• ThO2: bázikus oxid, savakban oldódik• vegyületei könnyen hidrolizálnak: Th(OH)4
• UO2 - bázikus• UO3 – stabilabb, amfoter:
lúgban oldva: UO42– → U2O7
2– → UO22+ - uranát-kation
(uranil-kation)• U3O8 = UO2·2UO3, legstabilisabb állapot, nagyobbrészt ilyen formában található
Atomreaktorok, nukleáris ipar• Maghasadás: szabaddá váló neutron → megfelelő energia esetén újabb maghasadás → láncreakció• A keletkező hő 106-szor nagyobb, mint hasonló tömegűanyag elégetésével keletkező hő
→ 2 fragmens + x (x = 2-3)• „lassú” vagy „termikus” neutronok (0,025 eV) – moderátor (pl. víz) • Láncreakció: kritikus tömeg, -ra dúsított U-fűtőelemek(2-3 %)• dúsítás: UF6
• a felszabaduló hőt hűtőközeg veszi át, gőzturbinák alkalmazásával alakítják elektromos energiává
nU 10
23592 + n1
0
U23592
Aktionoidák
Aktionoidák
Aktionoidák