Nowek Monika
Milczarek Milena
Mianowska Anna

Charakterystyka lantanowców 

i aktynowców

Lantanowce - grupa pierwiastków chemicznych wydzielona 

z 6. okresu układu okresowego. Rozpoczyna się ona od ceru 
(liczba atomowa 58) i kończy na lutecie (liczba atomowa 71). 
Łącznie liczy ona 14 pierwiastków: 
cer, prazeodym, neodym, promet, samar, europ, gadolin, terb, dysproz, 
holm, erb, tul, iterb i lutet. Do lantanowców zalicza się też zwykle sam lantan, 
od którego wywodzi się nazwa całej grupy. Wszystkie lantanowce występują 
na +III stopniu utlenienia. Jest to najtrwalszy lub jedyny ich stopień utlenienia. 

Promienie atomowe i jonowe ogólnie biorąc zależą od ładunku 

jądra atomowego, liczby istniejących w atomie powłok elektronowych 
oraz ich zapełnienia. Wzrost ładunku jadra powoduje zwiększone przyciąganie
elektronów i zmniejszenie odległości poszczególnych powłok od jądra 
(Przechodząc od La

3+

 do Lu

3+

 promień jonowy zmniejsza się z 1,06 do 0,85 Å), 

którego ładunek zwiększa się w miarę jak posuwamy się od ceru do lutenu.
Zjawisko to nosi nazwę kontrakcji lantanowców.

Skandowce (lantan, itr i skand) razem z lantanowcami określano 

dawniej 
łącznie mianem metali ziem rzadkich, gdyż uważano, że występują one 
stosunkowo rzadko. Obecnie wiadomo jednak, że ich zawartość w skorupie 
ziemskiej
bynajmniej nie jest mniejsza od zawartości niektórych metali użytkowych, 
oraz że ich minerały są znacznie bardziej rozpowszechnione niż to dawniej 
sądzono.

Rozpowszechnienie pierwiastków „ziem rzadkich” w skorupie ziemskiej w porównaniu do innych metali (ppm) 

Lantanowce dzieli się na:
A) podgrupę ceru  (ziemie cerytowe):
 Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd  - tzw. lantanowce lekkie
 B) podgrupę itru (ziemie itrowe):
Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu  - tzw. lantanowce ciężkie

Historia odkrycia

Lantanowce w przyrodzie występują w postaci nielicznych minerałów. 
Najważniejsze z nich to:
- monacyt (fosforan ceru zawierający jako domieszki lżejsze lantanowce 
od lantanu do gadolinu i promieniotwórczy tor)
- gadolinit (krzemian itru zawierający cięższe lantanowce  od gadolinu do lutetu).

CePO

4

Y

2

FeBe

2

Si

2

O

10

Aktynowce - grupa pierwiastków chemicznych wydzielona z 7. okresu 

układu okresowego. Rozpoczyna się ona od toru (liczba atomowa 90) 
i kończy na lorensie (liczba atomowa 103). Łącznie liczy ona 14 pierwiastków: 
tor, protaktyn, uran, neptun, pluton, ameryk, kiur, bekerel, kaliform, einstein,
ferm, mendelew, nobel, lorens. Do aktynowców zalicza się też zwykle sam 
aktyn, od którego wywodzi się nazwa całej grupy. Podobnie jak lantanowce, 
aktynowce najczęściej występują na +III stopniu utlenienia. 
W roztworach wodnych najczęściej tworzą jony M

3+,

 M

4+

 lub MO

2+

 

(M - odpowiedni aktynowiec).

 

Wszystkie aktynowce są promieniotwórcze, a ich okresy połowicznego rozpadu 
maleją ze wzrostem liczby atomowej. Dlatego otrzymanie tych pierwiastków 
w ilościach niezbędnych do badań właściwości fizycznych i chemicznych jest bardzo 
trudne. Z tego powodu właściwości te poznano w niewielkim stopniu.
Jeżeli chodzi o aktynowce takie jak tor i uran, to mają one raczej długi okres 
półtrwania (1,39*10

10

 lat dla 

232

60

Th i 4,5*10

9

 lat dla 

238

92

U). 

Tak więc ich szybkości rozpadu są bardzo małe i jądra, obecne w chwili powstania 
Ziemi, istnieją nadal. Aktynowce położone za uranem (tzw. pierwiastki transuranowe)
nie mają długo żyjących prekursorów, tak więc nie występują w przyrodzie 
w ilościach mierzalnych, lecz muszą być otrzymywane sztucznie przy zastosowaniu 
reaktorów jądrowych 

Własności fizyczne

Lantanowce w stanie wolnym to srebrzystobiałe metale, miękkie i kowalne. 

Wyjątkowo niskie, w porównaniu z sąsiednimi pierwiastkami,
temperatury topnienia europu i iterbu wyjaśnia się odrębnymi
strukturami sieci przestrzennej, którym odpowiada nieco
luźniejsze upakowanie atomów. Struktury te powodują też, 
że obydwa pierwiastki wykazują zmniejszony ciężar właściwy 
i zwiększoną objętość atomową. 

Otrzymywanie metalicznych 

lantanowców

Lantanowców w wolnym stanie nie  można otrzymać 

przez redukcję tlenku za pomocą węgla, bo w wysokich 

temperaturach tworzą one łatwo węgliki LnC

2

. Najczęściej 

stosowanym sposobem ich wydzielania jest elektroliza 

stopionych bezwodnych chlorków albo redukcja chlorków 

lub fluorków metalami takimi jak Mg, Ca, Na. 

Otrzymywanie metalicznych 

lantanowców

Ln – bardzo reaktywne (reaktywność zbliżona do Mg)

Lantanowce otrzymuje się poprzez metalo-termiczną redukcję 
w temperaturze 1450°C

2 LnCl

3

(La-Gd)                           

redukcja(Ca)

   LnF

3

(Tb, Dy, Ho, Er, Tm)   

1450°C

           Ln + 3CaCl

2

(CaF

2

)

Transuranowce

Pierwiastki o liczbach atomowych większych od 92 
, położonych w układzie okresowym poza uranem 
nazywamy transuranowcami. 
Pierwsze próby uzyskania transuranowców 
podejmował Fermi w roku 1934. Naświetlał on 
uran powolnymi neutronami i stwierdził, że w ten 
sposób uzyskuje nowe substancje 
promieniotwórcze. Obecnie wiadomo jednak, że 
obserwował raczej promieniowanie produktów 
rozszczepienia jader uranu.

Pierwiastek o liczbie atomowej 93 został wykryty  kilka 
lat później w produktach naświetlania uranu neutronami, 
a mianowicie w 1940r. przez McMillana i Abelsona na 
Uniwersytecie Kalifornijskim. Wykazali oni, że jadra uranu 

238

U pod wpływem neutronów przechodzą w izotop 

239

U, 

który z okresem połowicznego rozpadu 23,5 min 
przechodzi na drodze przemiany β

- 

 w nowy pierwiastek, 

pierwszy pierwiastek transuranowy, neptun

   

Pierwiastek ten przypomina swoimi właściwościami uran. Jadra 
neptunu             ulegają dalszej samorzutnej przemianie β

-

 

prowadzącej do powstania następnego pierwiastka 
transuranowego, plutonu Pu:

Ten ostatni nuklid ulega, podobnie jak 

235

U, rozszczepieniu pod   wpływem 

powolnych neutronów. Pierwszym poznanym izotopem  plutonu był izotop  
                        
                      uzyskany przez McMillana, Kennedyego, Wahla i Seaborga z 
końcem 1940r. Badacze Ci bombardowali uran deutronami rozpędzonymi 
w cyklotronie. Pierwszym produktem reakcji jądrowej był izotop neptunu

przechodzący następnie w pluton:
  
  

  

  

Próby wydzielenia transuranowców o liczbach atomowych 
95 i 96 w produktach bombardowania plutonu jonami helu i 
neutronami, prowadzone pod kierunkiem G.T. Seaborga nie 
dawały pozytywnych wyników tak długo, jak długo 
przyjmowano, że pierwiastki te, podobnie jak uran, dadzą 
się przeprowadzić na stopień utlenienia +6. Dopiero 
wysunięcie hipotezy, że pierwiastki transuranowe należą 
wraz z innymi pierwiastkami następującymi po aktynie do 
podobnej grupy pierwiastków wewnętrznoprzejściowych jak 
lantanowce i że wobec tego będą mieć tendencję do 
występowania na stopniu utlenienia +3, pozwoliło na 
zaprojektowanie właściwych metod oddzielania tych 
pierwiastków.  Doprowadziło to do odkrycia kiuru 
Cm(Z=96), a następnie ameryku Am(Z=95)

   

Kiur otrzymano bombardując pluton
 jonami helu.

Ameryk otrzymano natomiast naświetlając ten sam izotop 
plutonu neutronami w reaktorze atomowym.

Kiur i ameryk stały się następnie podstawą syntezy 
berkelu Bk (Z=97) i kaliformu Cf (Z=98) 

Pierwiastki o liczbach atomowych 99 i 100, nazwane na 
cześć Alberta Einsteina i Enrico Fermiego  einstein Es i 
fermen Fm, zostały wykryte po raz pierwszy w 1952 r. w 
pyłach i w opadzie radioaktywnym po pierwszym wybuchu 
termojądrowym. Synteza pierwiastka o liczbie atomowej 
101 nazwanego mendelewem Md, została przeprowadzona 
w 1955 r. Stwierdzono wówczas, że mendelew powstaje w 
wyniku bombardowania einsteinu jonami helu.

Kolejne pierwiastki transuranowe nobel Nb(Z=102) 
i lorens Lw(Z=103) otrzymano stosując jeszcze cięższe 
„pociski”,    a mianowicie jony węgla oraz jony izotopów 
boru: rozpędzone w cyklotronie

W przypadku aktynowców tylko początkowe pierwiastki 
pojawiają się w przyrodzie, dalsze są otrzymywane 
przeważnie    w bardzo małych ilościach w wyniku 
sztucznych przemian jądrowych. Wszystkie pierwiastki 
grupy aktynowców są pierwiastkami promieniotwórczymi.

ZASTOSOWANIE

Do typowych zastosowań lantanowców należą:

- tzw. metal mieszany stosowany jako środek odtleniający i odsiarczający 
stopione metale
- cer ma zastosowanie w technice laserowej CeF

3

 i jako dodatek do wielu 

stopów
-tlenek prazeodymu (Pr) katalizuje niskotemperaturowe utlenianie    NH

3

-związki samaru (Sm)są stosowane, jako silne, stałe magnesy 
- luminofory telewizorów kolorowych są sporządzone z tlenku itru 
aktywowanego europem
-w elektronice borek gadolinu znalazł zastosowanie jako katoda 
-tlenki lantanowców stosuje się w przemyśle szklarskim( tlenki neodymu i 
prazeodymu) do barwienia szkła i ceramiki
   

Spośród zastosowań aktynowców należy wymienić :

-zastosowanie toru jako materiału do otrzymywania 
rozszczepialnego izotopu uranu 

235

 U 

-ThO

2 

 odznacza się wysoką temperaturą topnienia, dlatego 

stosuje się go w materiałach wysokoogniotrwałych
-UF

6 

 stosuje się w procesie wydzielania izotopu 235 U 

metodami dyfuzyjnymi
-uran używany jest do wytwarzania energii i otrzymywania 
pierwiastków transuranowych
-izotopy kiuru są stosowane w bateriach atomowych do 
wytwarzania prądu w stymulatorach serca