镧系元素与锕系元素的区别

引言

有人说得好，千金难买矿石，却难得宝贵矿物。发现多种类型的矿物是当今世界最引人注目的方面之一。世界正在飞速变化，在这个变化的世界中，技术发挥着非常重要的作用。技术使一切变得非常容易。借助技术，任何人都可以发现任何东西，这对人类有益。在不断发展的技术中，最引人注目的发展是各种矿物的发现。矿物的日常使用量正在增加，矿物是多个行业赖以生存的支柱。

自古以来，矿物的作用一直很重要；即使在过去，矿物也是通过传统知识获得的。它们根据社会的需求进行出口和进口。它们是贸易篮子中的主要商品。从历史来看，我们知道最早的文明就从事贸易；他们过去常常分别出口和进口大量和稀缺的商品。

矿物的基础是大自然，大自然提供了社会发展所必需的所有必需矿物。矿物通过提供国家发展所需的多种重要化合物来帮助人类。由于生活方式的改变，对多种矿物的需求日益增加。由于某些技术的发明和多种矿物的发现，满足了未来几代人的需求。

多种必需矿物很容易获得，而另一些矿物由于技术进步而难以获得。各种提取矿物的工具和机械的发明是人类历史上的一个重要发展。从地壳中可以获得多种具有不同物理和化学特性的矿物。科学家们为了更好地理解，将这些矿物排列在元素周期表中。它们被分组在元素周期表的多个周期中，以便于理解。化学作为一门独立学科的发展是人类历史上最伟大的成就。如今，万物直接或间接相连；人类与自然之间存在共生关系。几乎所有领域都在关注这些共生关系来制定政策和设计产品。化学是研究矿物提取及其研究的各个方面的学科。在化学领域，科学家们试图了解矿物的组成、它们与其他矿物的行为等。科学家们将多种矿物排列在稀土元素组中，即元素周期表末端的镧系和锕系。本文将讨论镧系与锕系的区别及其主要特征。

什么是镧系元素？

镧系元素是一系列原子序数从 57 到 71 的化学元素。它们是 15 种在地壳中很少发现的金属化学元素。镧、钪和钇等多种其他矿物统称为稀土元素或稀土金属。化学符号 Ln 用于表示化学中的镧系元素。镧系元素存在差异；例如，除一种镧系元素外，其余均为 f 区元素。它们与 4f 电子壳的填充相对应。镥被认为是 d 区元素；基于此，其是否包含在镧系元素中一直存在争议。此外，第 3 族中的钪和钇的行为与其他 14 种元素相似。镧系元素都倾向于形成三价阳离子 Ln3+。它们的化学性质由从镧 (La) 到镥 (Lu) 稳定下降的离子半径决定。

主要问题是，为什么它们被称为镧系元素？这些问题的答案在于元素的物理和化学特性。这些元素被称为镧系元素，因为系列中的元素在化学上与镧相似。它们的化学成分与镧相似。它们的物理特性与镧的物理特性相似。它们是重要的稀土元素，通过为许多未解决的需求提供解决方案来支持国家发展。

什么是锕系元素？

锕系元素是元素周期表中发现的另一系列元素。它包括 15 种金属元素，原子序数从 89 到 103。该系列的名称源自元素锕。锕是锕系元素系列中的第一个元素；基于其名称，定义了其他元素。锕系元素的化学符号是 An；该符号在锕系化学的一般讨论中用于表示任何锕系元素。锕系元素的字面意思是“类锕”，但关于其确切含义存在许多争论。

锕系元素系列中发现的所有元素都是 f 区元素，但有一个例外；一种称为铹的元素是 d 区元素。铹是否包含在锕系元素系列中一直是一个有争议的话题。它们的包含性值得怀疑，因为它也被认为是过渡金属。锕系元素系列主要涉及 5f 电子壳的填充，尽管其基态填充了许多异常构型。这涉及到由于电子间斥力而填充 6d 壳。

与镧系元素相比，锕系元素的变价更高。锕系元素系列中的元素非常重要；它们被认为是稀土元素，具有非常大的原子半径和离子半径。它们反映了大量的物理和化学性质。虽然锕和晚期锕系元素（主要从镅开始）的行为与镧系元素相似。其他元素，如钍、镤和铀，在化学性质上与过渡金属非常相似。此外，镎和钚占据中间位置。锕系元素最显著的性质是它们是放射性元素，在放射性衰变过程中会释放能量。现代最重要的两种元素是天然存在的铀和钍。它们一起合成生产了钚，这是地球上最多的锕系元素之一。

这些元素最显著的用途是在核反应堆和核武器中。铀和钍也具有各种当前或历史上的用途。例如，镅用于大多数现代烟雾探测器的电离室中。原始钍和铀天然存在于大量中。当铀发生放射性衰变时，它会产生大量的锕和镤。

除此之外，镎和钚的原子偶尔会由铀矿石中的嬗变反应产生。锕系元素系列中发现的其他元素纯粹是合成元素。从多次核试验中，科学家们得出结论，至少有六种比钚重的锕系元素存在于环境中。此外，在分析了 1952 年一次氢弹爆炸的碎片后，科学家们发现镅、锎、锎、锎、锿和镄大量存在。

现在让我们讨论镧系和锕系元素一些最显著的性质，它们帮助我们区分这些元素。

镧系元素的性质

如前所述，镧系元素包含一些具有造福世界的潜力的重要元素。

镧系元素的一些性质如下：

1. 镧系元素是软金属，与其他元素在周期表中的表现不同。
2. 镧系元素的颜色是银白色，带有浅色矿石。
3. 它们对空气非常敏感；暴露在空气中时，它们的颜色会变暗，元素的光泽会迅速减弱。
4. 镧系元素的熔点在 1000K 至 1200K 之间。其中有例外；钐元素的熔点为 1623K。
5. 镧系元素的另一个重要特性是它们是优良的导热体和导电体。
6. 镧系元素通常不活泼，但如果置于某些化学反应下，它们会发生反应。钷元素是镧系元素中具有活泼性的元素。
7. 当镧系元素的原子半径和离子半径从镧到镥逐渐减小时，称为镧系收缩。

锕系元素的性质

锕系元素的许多性质将它们与其他周期表中的元素区分开来。最重要的是，下面讨论了产生镧系与锕系元素之间差异的性质。一些最显著的锕系元素性质是 -

1. 锕系元素系列中的元素通常呈现银色外观。
2. 锕系元素系列中的元素是放射性的。
3. 锕系元素系列中的元素通常非常活泼；它们的活泼性在细粉化时会增加。

在上面的段落中，我们已经讨论了镧系和锕系元素的性质和特征。现在让我们来讨论这两组元素之间最显著的区别 -

镧系

1. 在镧系元素中，区分电子进入 4f 轨道。
2. 由于 4f 轨道，镧系元素的结合能较高。
3. 镧系元素形成配合物的倾向较小。
4. 大多数镧系元素是无色的。
5. 镧系组中的元素不形成含氧阳离子。
6. 除了+3氧化态外，镧系元素在少数情况下也显示+2和+4氧化态。

锕系

1. 在锕系元素中，区分电子进入 5f 轨道。
2. 由于 5f 轨道，锕系元素的结合能较低。
3. 锕系元素表现出更大的形成配合物的倾向。
4. 大多数锕系元素是有颜色的。例如 U3+（红色）、U4+（绿色）、UO22+（黄色）
5. 锕系元素不形成含氧阳离子，如 UO2+2、NpO2+2 等。
6. 除了+3氧化态外，锕系元素还显示+4、+5、+6和+7等更高的氧化态。

结论

镧系和锕系都具有最常见的氧化态。它们是周期表中非常有用的元素。它们包含多种稀土元素，在各个领域都有很高的应用潜力。随着人们需求的增加，稀土元素的需求也随之增加，因为它们有潜力在所有可能的方面造福人类。