Lantanoides y actinoides: configuración y comparación

Tabla periódica

Si tuviéramos que dibujar la tabla periódica sin las dos filas separadas a continuación, sería muy ancho y difícil de leer.

Los metales entre transición aparecen en dos líneas en la parte inferior de la tabla periódica.

Es por eso que cuando miras la tabla periódica, encontrarás dos líneas debajo del resto de la tabla. Estos se denominan metales de transición interna. Estas dos líneas están separadas del resto de la tabla porque es más fácil dibujarlo de esta manera; si estuvieran en el lugar «normal» de la mesa, sería ancho y difícil de manejar.

La parte superior de estas dos filas se llama lantanoides, mientras que la fila inferior se llama actinoides.

Propiedades de los lantanoides

Los lantanoides incluyen 14 elementos, con números atómicos 58-71:

• Cerio: Xe 4f 1 5d 1 6s 2
• Praseodimio: Xe 4f 3 6s 2
• Neodimio: Xe 4f 4 6s 2
• Prometio: Xe 4f 5 6s 2
• Samario: Xe 4f 6 6s 2
• Europio: Xe 4f 7 6s 2
• Gadolinio: Xe 4f 7 5d 1 6s 2
• Terbio: Xe 4f 9 6s 2
• Disprosio: Xe 4f 10 6s 2
• Holmio: Xe 4f 11 6s 2
• Erbio: Xe 4f 12 6s 2
• Tulio: Xe 4f 13 6s 2
• Iterbio: Xe 4f 14 6s 2
• Lutecio: Xe 4f 14 5d 1 6s 2

Estos elementos también se denominan elementos de tierras raras. Todos se pueden encontrar de forma natural en la tierra y todos son radiactivamente estables, excepto el prometio, que es radiactivo. Una propiedad interesante de los elementos lantánidos es una tendencia llamada contracción de los lantánidos.

Contracción lantanoide

Cuando miramos la tabla periódica, podemos ver una tendencia en el radio atómico. En general, a lo largo de una fila, el radio atómico disminuye a medida que aumenta el número atómico. Y a medida que bajamos por una columna, el radio atómico aumenta.

Pero cuando miramos las columnas 4 a 12, sucede algo gracioso cuando comparamos el segundo y tercer elemento de las columnas. ¡De repente, el radio atómico es casi el mismo!

Veamos el radio atómico de la columna 3:

• Escandio: 2,09
• Itrio: 2,27
• Lantano: 2,74

Como era de esperar, el radio atómico aumenta a medida que bajamos por la columna. Ahora veamos el radio atómico de la columna 4:

• Titanio: 2.00
• Circonio: 2,16
• Hafnio: 2,16

Espera, el circonio y el hafnio tienen el mismo radio atómico, ¿qué pasó con la tendencia? Ahora el hafnio tiene un radio atómico mucho más bajo de lo esperado; de hecho, parece no haber aumentado en absoluto. Esta caída abrupta y repentina de los cambios en el radio atómico se denomina contracción de los lantánidos .

Efecto protector

Para comprender esta fuerte caída, repasemos rápidamente por qué el radio atómico disminuye a medida que aumentamos el número atómico en una fila. A primera vista, esperaríamos que el radio atómico aumentara a medida que aumentamos el número atómico, porque estamos aumentando el número de electrones en el átomo. Pero también estamos aumentando la cantidad de protones en el núcleo. Dado que los electrones y los protones se atraen entre sí, esta mayor atracción acerca el átomo hacia el núcleo, disminuyendo así el radio atómico.

Cada orbital puede proteger los electrones de los protones, hasta cierto punto. El orbital s es el mejor para hacer esto, mientras que el orbital f no es muy bueno para hacerlo. Los elementos de la serie lantanoidea tienen un orbital f. Por lo tanto, estos electrones están protegidos incluso menos que los elementos anteriores, por lo que son atraídos aún más, de ahí la caída repentina del radio atómico.

Propiedades actinoides

La serie de actinoides también incluye 14 elementos, con los números atómicos 90-103:

• Torio: Rn 6d 2 7s 2
• Protactinio: Rn 5f 2 6d 1 7s 2
• Uranio: Rn 5f 3 6d 1 7s 2
• Neptunio: Rn 5f 4 6d 1 7s 2
• Plutonio: Rn 5f 6 7s 2
• Americio: Rn 5f 7 7s 2
• Curio: Rn 5f 7 6d 1 7s 2
• Berkelio: Rn 5f 9 7s 2
• Californio: Rn 5f 10 7s 2
• Einstenio: Rn 5f 11 7s 2
• Fermio: Rn 5f 12 7s 2
• Mendelevio: Rn 5f 13 7s 2
• Nobelio: Rn 5f 14 7s 2
• Lawrencio: Rn 5f 14 7s 2 7p 1

Varios de estos elementos no se encuentran naturalmente en la tierra, sino que solo se han creado sintéticamente en un laboratorio. Dado que todos estos elementos tienen un número atómico superior a 83, todos se consideran radiactivamente inestables.

Sus orbitales 5f no protegen muy bien, al igual que con los orbitales 4f de la serie lantanoide. Muchos de estos elementos tienen varios estados de oxidación diferentes, aunque la mayoría de ellos tienen un estado de oxidación de al menos +3 y son muy reactivos. Por ejemplo, el neptunio se oxidará espontáneamente en una superficie cuando se expone al aire.

Comparación

Estas dos filas están separadas del resto de la tabla periódica, por lo que pensaríamos que tendrían algo en común entre sí. ¡Y lo hacen! En su conjunto, este grupo se denomina metales inter-transicionales. Todos tienden a tener un estado de oxidación +3 y ambos tienen orbitales f que se llenan a medida que avanzamos por la fila y que no protegen muy bien sus electrones.

Si bien la mayoría tiene un estado de oxidación de +3, la serie de lantanoides solo tiene un estado de oxidación máximo de +4 en cualquiera de los elementos, mientras que varios de los actinoides pueden tener un estado de oxidación más alto (aunque normalmente son más estables en la oxidación más baja estados).

La razón principal por la que estas son filas separadas es porque no tienen filas encima de ellas incluidas en sus grupos, por lo que es fácil separarlas para que la tabla sea más fácil de leer.

Resumen de la lección

Las dos filas separadas del resto de la tabla periódica se denominan metales de transición interna. Incluyen los lantanoides y actinoides. Los lantanoides incluyen los elementos 58-71 y los actinoides incluyen los elementos 90-103.

Los lantanoides hacen que los radios atómicos de los elementos posteriores a ellos sean mucho más bajos de lo esperado, debido a un deficiente blindaje orbital 4f. Esto se llama contracciones de lantánidos . Los actinoides son todos radiactivos y la mayoría de ellos no se encuentran naturalmente en la tierra. Ambos grupos tienen elementos principalmente en el estado de oxidación +3.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador