Átmenetifémek csoportjai 7. (mellék)csoport Mn, Tc, Re – mangán, technécium, rénium fém Mn: Scheele - 1774 Re: Perrier, Segré - 1925 Tc: 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, rénium Fizikai 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, rénium Előállítás: • 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, rénium Vegyületek: 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, rénium Vegyületek: Oxidok • Mn: +2 - +7 • Tc, Re: +4 - +7 TcO2
ReO2
MnO Mn2O3 MnO2
TcO3 Tc2O7
ReO3 Re2O7
Mn2O7
• E2O7 savképző oxid • Mn2O7: KMnO4-ből cc.H2SO4-val (robbanásveszélyes) → HMnO4, stabilizálódik: KMnO4
Mangán, technécium, rénium Vegyületek: Oxidok • Mn: +7: oxidálószer, oxidáló hatás pH-függő • savas közeg: ε° = 1,51 V MnO4– + 8 H+ + 5 e– = Mn2+ + 4 H2O • semleges közeg: MnO4– + 2 H2O + 3 e– = MnO2 + 4 OH– ε° = 1,23 V • lúgos közeg: MnO4– + e– = MnO42– ε° = 0,56 V
Mangán, technécium, rénium Vegyületek: Oxidok • MnO2: barnakő, felhasználás: • szárazelem gyártás: anód: Zn→ Zn2+ + 2e– katód: C Depolarizátor (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)-ben vesz részt: víz fotolízise → oxigén képződése
Átmenetifémek csoportjai Fe, 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,+3 Ni 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, nikkel Kémiai 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
hematite
magnetite
Hematite-necklace
Group 8,9,10 of 3d: Fe, Co, Ni
Torockó /Transilvania
Vas, kobalt, nikkel Előfordulás: • 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, nikkel Előállítás: 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, nikkel Előállítás: Co: Cu vagy Ni előállításának mellékterméke: pörkölés 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
Vas, kobalt, nikkel Vegyületek: Halogenidek: • Fe, Co: EX2 és EX3 (+3-as oxidációs állapotú jodidvegyületek 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, nikkel Vegyületek: Oxidok: FeO
Fe3O4
Fe2O3
CoO NiO
Co3O4 –
– (Ni2O3)
FeO42– (csak lúgos közegben)
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) redoxpotenciálját Fe3+/Fe2+ : CN– +0,36 V H2O +0,77 V Phen +1,12 V
A vas(II) komplexei Komplexek: • közbenső (hard/soft) sav: az O-, N- és S-donor-atomokhoz is kötődik, viszonylag kis stabilitással • legjelentősebb, legstabilisabb komplexek: kelátképző helyzetben aromás nitrogén donor-atomokat tartalmazó ligandumok • 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) komplexei Komplexek: 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 [FeF6]3– + 4 SCN– [Fe(SCN)4]– + 6 F– intenziv piros színtelen
A vas(III) komplexei Komplexek: leggyakoribb O-donort tartalmazó csoportok: - foszfátok - oxalátok, karboxilátok - diketonok (acetil-aceton) - alkoxidok - cukrok és származékaik - hidroxamátok - katecholátok Nitrogén donoratomokhoz (aminok, aminosavak) kicsi affinitás
Átmenetifémek csoportjai Platina fémek Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt – ruténium, ozmium, ródium, iridium, palládium, platina Ru Rh Pd Os Ir Pt d8s1 d10s0 d6s2 d7s2 d9s1 d7s1 sokféle oxidációs állapot
Platina fémek Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt sokféle oxidációs állapot Ru 2 3 4 5 6 7 8
Os 2 3 4 5 6 7 8
Rh 1 2 3 4 5 6
Ir 1 2 3 4 5 6
Pd
Pt
2 4 5 6
2 (3) 4 5 6
Platina fémek Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt Fizikai tulajdonságok: • sűrűségük nagyon nagy • „könnyűek”: Ru,Rh, Pd ~12 g/cm3 • „nehéz”: Ir, Pt 21-23 g/cm3 • Ru→ Pd, Os→ Pt op. csökken keménység csökken megmunkálhatóság jobb legkönnyebben megmunkálható: Pd, Pt
Platina fémek Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt Kémiai 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 fémek Ru, Os, Rh, Ir, Pd, Pt Előállítás: • 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 vegyületei Hidridek: • 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 reverzibilis megkötése • „cisz-platin”: cisz-[PtCl2(NH3)2] – rákellenes hatás
Átmenetifémek csoportjai 11. (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, arany Cu, Ag, Au Fizikai tulajdonságok: • Nagy sűrűség, puha, jól megmunkálható • Op.: közepes • Jó hő- és elektromos vezetők • Cu: vörös • Ag: fehér • Au: sárga
Réz, ezüst, arany Cu, Ag, Au Kémiai 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 Cu alkatrészein található ilyen) • Cu: csak oxidáló sav oldja, (de HCl, CH3COOH is O2 jelenlétében) • Ag: cc. HNO3 • Au: csak királyvíz oldja
Réz, ezüst, arany Cu, Ag, Au Előfordulás: • 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 tisztítás Ag: 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 cementálható Au: 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+Sn érme: Cu+Ni (+As)(+Zn, Mn) Monel-fém: Cu+Ni+Mn alpakka: Cu+Zn+Ni
Réz, ezüst, arany vegyületei Halogenidek: 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, I Felhasználás: AgX - fotózás fény • 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–
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 csoportjai 12. (mellék)csoport Zn, Cd, Hg – cink, kadmium, higany Elektronszerkezet: (n-1) d10ns2 • oxidációs állapot: +2 +1: Hg22+ = (Hg-Hg)2+: +1 Fizikai tulajdonság: op. alacsony: Zn → Hg csökken sűrűség kisebb, mint a megelőző elemeké Hg ötvözetei: amalgámok
Cink, kadmium, higany Kémiai 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 felhasználás NaCl – elektrolízis
Cink, kadmium, higany vegyületei Halogenidek: • +2-es oxidációs szám a jellemző, EX2 • ZnCl2, CdCl2 közönséges sók, vízben oldódnak • HgX2 vegyületek: X = F, ionos X = Cl, Br, I: kovalens jellegű HgCl2 - szublimát – szilárd, szublimál, rendkívül mérgező HgI2 – vörös színű, csapadék (vízben elég jól oldódik) I– feleslegben: komplex: HgI2 + 2 I– [HgI4]2– (sárga) • [HgI4]2– - Nessler-reagens, [HgI2Br2]2– - Nessler-Winkler reagens 2[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+ + H2O ZnO + 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 elemei Lantanoidák 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, lutécium Elektronszerkezet: 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
Lantanoidák Atomméret Külső elektronhéj azonos, kisebb főkvantumszámú héj töltődik, f elektronok árnyékoló hatása kisebb → rendszám növekedésével csökken a méret → lantanoida kontrakció Oxidációs számok külső elektronhéj azonos: +3 a jellemző, +2 és +4 is +4 :Ce, Tb +2: Eu,Yb, (Sm,Tm)
Lantanoidák Fizikai 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
Lantanoidák Előfordulás • „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
Lantanoidák Felhasználás • mágnesek • acélötvöző → oxigén, kén zavaró hatásának megszüntetése (elsősorban „mischmetall”-t: Ce, La, Pr, Nd keveréke) •pirofóros tulajdonság → tűzkő • Eu: szinesTV • Gd: orvosdiagnosztika
Lantanoida elemek vegyületei Halogenidek • LnX2, LnX3, LnF4 (pl. CeF4 – stabilis) • LnF3: rosszul oldódik • LnCl3 közönséges sók, vízoldhatók • EX2 (elsősorban jodidok) SmI2, EuI2, YbI2 Oxidok • Ln2O3 bázikus oxidok, savban oldódnak • Ln(OH)3 – elég rosszul oldódnak vízben, • báziserősség Ce(OH)3 → Lu(OH)3 csökken Komplexek • nagy koordinációs szám: O-, F-donoratomokat tartalmazó ligandumok: edta, amino-polikarboxilátok
Lantanoidák
Az f-mező elemei Aktionoidák 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 állapot Ac: +3 Th: +3, +4 Pa: (+3,) +4, +5 U: +3, +4, +5, +6 Np: +3 → +7, +5 Pu: +3 → +7, +4 Am – Lr: +3
Aktionoidák Fizikai tulajdonságok: viszonylag puha, jól megmunkálható fémek (Th, U) Kémiai tulajdonságok: jobban hasonlítanak az átmenetifémekhez, EN > EN(Ln), reakciókészség < Ln különösen Th ellenálló, U már savakban is feloldódik
Aktionoidák Előfordulás: • 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– → U2O72– → 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 tömegű anyag elégetésével keletkező hő 1 235 1 → 2 fragmens + x 0 n (x = 2-3) 92 U + 0 n • „lassú” vagy „termikus” neutronok (0,025 eV) – moderátor (pl. víz) 235 • Láncreakció: kritikus tömeg, 92 U -ra dúsított U-fűtőelemek (2-3 %) • dúsítás: UF6 • a felszabaduló hőt hűtőközeg veszi át, gőzturbinák alkalmazásával alakítják elektromos energiává
Aktionoidák
Aktionoidák
Aktionoidák
