Warum werden die Lanthaniden und Actiniden im Periodensystem getrennt?

Die Lanthanide sind eine Gruppe von Elementen, die ursprünglich in seltenen Mineralien entdeckt wurden, daher ihr Name „seltene Erden“. Da die Elemente schließlich weiter verbreitet waren als erwartet, wurden sie Lanthanide genannt. Die Lanthaniden besetzen zusammen mit den Aktiniden zwei getrennte Elementreihen des Periodensystems. Beides sind Gruppen metallischer Elemente.

Lage der Lanthaniden und Actiniden im Periodensystem

Im Periodensystem gibt es zwei unabhängige Reihen von Elementen, beginnend jeweils mit dem Element mit der Ordnungszahl 57, das Lanthan entspricht, und dem Element mit der Ordnungszahl 89, das Actinium entspricht. Obwohl diese beiden Reihen separat im Periodensystem platziert sind, entsprechen sie tatsächlich einer Periode in der Mitte von 6 bzw. 7.

der Block f

Die erste der f-Unterschalen beginnt sich bei 4f nach Stufe 6s zu füllen, was impliziert, dass die f-Unterschalen die zwei Hauptenergieniveaus dahinter sind. Die allgemeine elektronische Konfiguration, die in den Elementen von Block f existiert, ist (n – 2)·f ^1–14 ns ² . Die sieben Orbitale der f-Unterschale nehmen die 14 Elektronen auf, sodass der f-Block 14 Elemente aufnimmt.

Aus diesem Grund gehören die Elemente des f-Blocks keiner bestimmten Gruppe an und sind irgendwie zwischen den Gruppen 3 und 4 „eingepasst“. Die Lanthanide sind die vierzehn Elemente, die von Cer (Ce) mit der Ordnungszahl 58 bis zu Lutetium gefunden werden (Lu), mit der Ordnungszahl 71. Als Charakteristikum der Lanthanoide fällt auf, dass sie eine ähnliche Reaktivität wie die Gruppe 2, das sind die Erdalkalimetalle, aufweisen.

Die Aktinide sind die 14 Elemente, die von Thorium (Th) mit der Ordnungszahl 90 bis Laurencium (Lr) mit der Ordnungszahl 103 reichen. Die 5f-Unterebene wird derzeit von Elementen gefüllt, die entdeckt oder synthetisiert werden. Darüber hinaus wurden von allen Elementen, die Teil der Aktiniden sind, nur vier natürlich in der Natur gefunden, und alle sind radioaktive Elemente.

Sowohl die Lanthaniden als auch die Aktiniden werden manchmal als „innere Übergangselemente“ bezeichnet.

Verwendung von Lanthaniden und Aktiniden

Lanthanide werden häufig verwendet, um die Härte und Festigkeit von Metallen zu erhöhen. Darunter sticht die Verwendung von Cer hervor, das mit geringen Mengen an Lanthan (La), Neodym (Nd) und Praseodym (Pr) gemischt wird. Diese Elemente werden in der Ölindustrie häufig zur Raffination von Rohöl verwendet.

Erbium (Er) und andere Lanthanide werden unter anderem auch in großem Umfang für optische Geräte wie Nachtsichtbrillen und phosphoreszierende Materialien verwendet. Die Aktiniden sind eine wertvolle Primärquelle, da sie radioaktiv sind. Diese Elemente können als Stromquellen für so unterschiedliche Anwendungen wie Herzschrittmacher und Stromerzeugung für Instrumente verwendet werden, die sogar bei Missionen zum Mond zum Einsatz kommen. Andererseits werden Uran und Plutonium sowohl in Kernwaffen als auch in Kernkraftwerken verwendet.

Quellen

• 2.23: Lanthanide und Actinide. (2021). Abgerufen am 19. März 2021 von https://cutt.ly/vxuZE04
• Aktinide – ein Überblick | Wissenschaftliche direkte Themen. (2021). Abgerufen am 19. März 2021 von https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/actinide
• Lanthaniden-Reihe – ein Überblick | Wissenschaftliche direkte Themen. (2021). Abgerufen am 19. März 2021 von https://www.sciencedirect.com/topics/materials-science/lanthanide-series