Główna różnica – d vs f elementy blokowe

Pierwiastek chemiczny to każdy materiał, którego nie można rozłożyć ani zmienić za pomocą środków chemicznych. Istnieje 118 znanych pierwiastków chemicznych. Te pierwiastki chemiczne są budulcem materii. Wszystkie pierwiastki chemiczne są ułożone w układzie okresowym pierwiastków, w kolejności rosnącej liczby atomowej. W układzie okresowym istnieją również cztery grupy pierwiastków: blok s, blok p, blok d i blok f. Pierwiastki są pogrupowane w te grupy na podstawie ich konfiguracji elektronowych. Na przykład elementy bloku s mają swoje najbardziej zewnętrzne elektrony na orbicie s. Elementy blokowe p mają swoje skrajne elektrony na orbicie p. Główną różnicą między elementami bloku d i elementami bloku f jest to, że Elementy bloku d są pierwiastkami chemicznymi posiadającymi elektrony wypełnione do swoich orbitali d, podczas gdy elementy bloku f są pierwiastkami chemicznymi posiadającymi elektrony wypełnione do swoich orbitali f.

Kluczowe obszary objęte

1. Co to są elementy blokowe? – Definicja, właściwości chemiczne 2. Czym są elementy blokowe? – Definicja, właściwości chemiczne, lantanowce i aktynowce 3. Jaka jest różnica między elementami bloku d i f? – Porównanie kluczowych różnic

Kluczowe terminy: aktynowce, zasada Aufbau, blok d, konfiguracja elektronowa, blok f, wewnętrzne elementy przejściowe, lantanowce, orbitale, układ okresowy

Co to są elementy blokowe?

Pierwiastki bloku d są pierwiastkami chemicznymi posiadającymi elektrony wypełnione do swoich orbitali d. Pierwszym wymogiem, aby element był elementem bloku d, jest obecność orbitali d. Elementy mające co najmniej jeden elektron na swoich orbitalach d są klasyfikowane jako elementy bloku d. Blok d układu okresowego znajduje się pomiędzy blokiem s i blokiem p.

Ważnym faktem dotyczącym elementów bloku d jest to, że mają one orbitale d, które są częściowo lub całkowicie wypełnione elektronami. Zgodnie z zasadą Aufbau elektrony wypełniają orbitale zgodnie z rosnącym porządkiem energii orbitali. Innymi słowy, elektrony wypełniają orbital ns przed wypełnieniem orbitalu (n-1) d. Dzieje się tak, ponieważ energia orbitalu ns jest mniejsza niż (n-1) d orbitalu. W elementach pierwszego rzędu układu okresowego, elektrony najpierw wypełniają orbital 4s przed wypełnieniem orbitalu 3d.

Rysunek 1: Cztery główne grupy układu okresowego pierwiastków

Ale są też wyjątki. Chociaż poziom energii jest niższy, czasami elektrony wypełniają orbitale o najbardziej stabilnej konfiguracji elektronowej. Na przykład ns¹NS¹⁰ konfiguracja jest bardziej stabilna niż ns²NS⁹. Wynika to ze stabilności całkowitego wypełnienia orbitali d. Takie dwa przykłady pokazano poniżej.

Chrom (Cr) = [Ar]3d⁵4s¹

Miedź (Cu) = [Ar]3d¹⁰4s¹

Wszystkie elementy bloku d są metalami. Wykazują bardzo wysokie temperatury topnienia i wrzenia dzięki silnym wiązaniom metalicznym. Zmniejszenie promieni atomowych jest niewielkie w porównaniu z elementami bloku s i p. Ponadto gęstości są bardzo wysokie ze względu na metaliczny charakter. Ze względu na obecność elektronów d elementy bloku d wykazują zmienne stopnie utlenienia.

Czym są elementy blokowe?

f blok Pierwiastki to pierwiastki chemiczne mające elektrony wypełnione do swoich orbitali f. Blok f jest pokazany w układzie okresowym jako oddzielna grupa na dole układu okresowego. To dlatego, że mają elektrony wypełniające orbitale f, które są osłonięte przez inne orbitale; stąd elementy blokowe f są znane jako „wewnętrzne elementy przejściowe”. Prawdziwa pozycja bloku f w układzie okresowym jest pomiędzy blokiem s i blokiem d. Pierwiastki te są znane jako pierwiastki rzadkie, ponieważ większość z nich jest rzadko spotykana na ziemi.

Istnieją dwie serie elementów bloku f o nazwach,

Te dwie serie są nazwane jako takie zgodnie z elementem, od którego zaczyna się seria. Seria lantanowców rozpoczyna się natychmiast po Lantan (La), a seria aktynowców zaczyna się od aktynu (Ac). Wszystkie lantanowce i aktynowce są metalami.

Rysunek 2: Lantanowce i aktynowce

Seria lantanowców

Seria Lanthanide zawiera 14 pierwiastków, które zaczynają się zaraz po Lanthanum. Dlatego ta seria zawiera łącznie 15 elementów wraz z Lanthanum. Liczba atomowa serii wynosi od 57 do 71. Są one znane jako „pierwsza wewnętrzna seria przejściowa”. Lantanowce należą do serii 4f, ponieważ pierwiastki te mają swoje elektrony wypełniające orbitale 4f. Ale Lanthanum ma całkowicie pustą podpowłokę f; w ten sposób pierwiastki od ceru (Ce) do lutetu (Lu) są uważane za lantanowce.

Elektrony 4f tych pierwiastków są całkowicie ekranowane przez inne orbitale i nie biorą udziału w żadnym wiązaniu chemicznym. Lantanowce to srebrzystobiałe metale, które są dobrymi przewodnikami ciepła. Elementy posiadające całkowicie lub w połowie wypełnione orbitale f są stabilne niż inne elementy serii.

Najbardziej stabilny stan utlenienia, jaki wykazują lantanowce, wynosi +3. Niektóre pierwiastki wykazują również stany utlenienia +2 i +4, ale nie są stabilne na stopniu utlenienia +3. Lantanowce są wysoce reaktywne i mogą reagować z pierwiastkami takimi jak wodór, tlen, węgiel itp.

Prawie wszystkie jony utworzone przez lantanowce są bezbarwne. Lantanowce są pierwiastkami elektrododatnimi. Dlatego wolą tworzyć cząsteczki z elementami elektroujemnymi. Jednak w całej serii zmiany właściwości chemicznych i fizycznych są bardzo mniejsze.

Seria aktynowców

Aktynowce to pierwiastki chemiczne, które można znaleźć w szeregu aktynowców bloku f w układzie okresowym pierwiastków. Wszystkie aktynowce są pierwiastkami promieniotwórczymi ze względu na ich niestabilny charakter. Te pierwiastki składają się z bardzo dużych atomów. Aktynowce mają swoje elektrony walencyjne na orbicie 5f. Szereg aktynowców składa się z pierwiastków chemicznych o liczbie atomowej od 89 do 103.

Najczęstszymi i najliczniejszymi aktynowcami na ziemi są uran i tor. Są słabo radioaktywne i uwalniają dużą energię podczas rozpadu radioaktywnego. Znaczący stopień utlenienia wśród aktynowców wynosi +3. Ponadto aktynowce wykazują stany utlenienia takie jak +4, +5 i +6.

Aktynowce tworzą zasadowe tlenki i wodorotlenki. Posiadają zdolność tworzenia kompleksów z ligandami takimi jak chlorki, siarczany itp. Większość kompleksów aktynowców jest barwna. Jednak ze względu na radioaktywność i zachowanie metali ciężkich aktynowce są uważane za związki toksyczne.

Różnica między elementami bloku d i f

Definicja

d Elementy blokowe: Pierwiastki bloku d są pierwiastkami chemicznymi posiadającymi elektrony wypełnione do swoich orbitali d.

f Elementy blokowe: Elementy blokowe f to pierwiastki chemiczne mające elektrony wypełnione do swoich orbitali f.

Inne nazwy

d Elementy blokowe: Elementy blokowe d są znane jako „elementy przejściowe”.

f Elementy blokowe: Elementy blokowe f są znane jako „wewnętrzne elementy przejściowe”.

Stany Utleniania

d Elementy blokowe: Elementy bloku d wykazują szeroki zakres stanów utlenienia w zależności od ich konfiguracji elektronowej.

f Elementy blokowe: Najbardziej stabilnym stanem utlenienia dla elementów bloku f jest +3 i mogą występować również inne stany utlenienia.

Stabilność

d Elementy blokowe: Prawie wszystkie elementy w bloku d są stabilne.

f Elementy blokowe: Większość elementów bloku f jest radioaktywna.

Grupy

d Elementy blokowe: Elementy blokowe d mogą być elementami przejściowymi lub nieprzejściowymi.

f Elementy blokowe: Elementy blokowe występują w dwóch seriach jako lantanowce i aktynowce.

Konfiguracja elektronów

d Elementy blokowe: Elementy bloku d mają częściowo lub całkowicie wypełnione najbardziej zewnętrzne orbitale d.

f Elementy blokowe: Elementy blokowe f są zunifikowane dzięki temu, że jeden lub więcej ich najbardziej zewnętrznych elektronów znajduje się na orbicie f.

Wniosek

Układ okresowy pierwiastków pokazuje układ wszystkich znanych pierwiastków chemicznych według ich liczb atomowych. Istnieją cztery główne grupy pierwiastków chemicznych, które mają podobne właściwości chemiczne i fizyczne wśród członków każdej grupy. Blok d i blok f to dwie grupy spośród tych czterech grup. Główną różnicą między elementami bloku d a elementami bloku f jest to, że elementy bloku d są pierwiastkami chemicznymi posiadającymi elektrony wypełnione do swoich orbitali d, podczas gdy elementy bloku f są pierwiastkami chemicznymi posiadającymi elektronami wypełnionymi do swoich orbitali f.

Referencja:

1. „Ogólne właściwości i reakcje aktynowców”. Chemistry LibreTexts, Libretexts, 21 sierpnia 2017 r., Dostępne tutaj.2. „Lantanowce: właściwości i reakcje”. Chemistry LibreTexts, Libretexts, 20 sierpnia 2017 r., Dostępne tutaj. 3. „Elementy f-Block: wszystko, co musisz wiedzieć!” Toppr Bytes, 30 lipca 2017 r., Dostępne tutaj.

Zdjęcie dzięki uprzejmości:

1. „Struktura tabeli okresowej” Autor: Sch0013r – Plik:PTable structure.png (CC BY-SA 3.0) przez Commons Wikimedia2. „Układ okresowy prosta ca” Autor: László Németh – Praca własna (CC0) przez Commons Wikimedia [Przycięte]