Propriedades dos Metais de Transição Interna (Lantanídeos e Actinídeos)

Os metais de transição interna consistem em duas séries: os lantanídeos e os actinídeos. Esses elementos são encontrados no bloco-f da tabela periódica e são caracterizados por terem elétrons preenchidos em seus orbitais 4f e 5f, respectivamente. Embora sejam menos discutidos do que os elementos de transição do bloco-d, os metais de transição interna possuem propriedades interessantes e aplicações importantes que são essenciais para muitas indústrias.

Lantanídeos

Os lantanídeos, também conhecidos como lantanídios, incluem elementos com números atômicos de 57 a 71, começando com lantânio (La) e terminando com lutécio (Lu). Abaixo está uma lista sequencial desses elementos:

Lantânio (La), Cério (Ce), Praseodímio (Pr), Neodímio (Nd), Promécio (Pm), Samário (Sm),
Európio (Eu), Gadolínio (Gd), Térbio (Tb), Disprósio (Dy), Hólmio (Ho), Érbio (Er),
Túlio (Tm), Itérbio (Yb), Lutécio (Lu)
    

Esses elementos são famosos por sua aparência prateada lustrosa e pontos de fusão elevados. Os lantanídeos são altamente reativos, especialmente em altas temperaturas ou quando finamente divididos. Sua reatividade é semelhante à do cálcio ou magnésio em muitos aspectos.

Configuração eletrônica

Os elétrons dos lantanídeos emparelham-se em orbitais 4f. Por exemplo, a configuração eletrônica do cério (Ce, número atômico 58) pode ser escrita como:

[Xe] 4f 1 5d 1 6s 2

A adição de elétrons à subcamada 4f geralmente não causa mudanças significativas no comportamento químico da série, pois os elétrons 4f não estão envolvidos na ligação como os elétrons de valência.

Propriedades gerais dos lantanídeos

Os lantanídeos apresentam algumas características comuns:

• Natureza metálica: Todos os lantanídeos são metais e mostram propriedades metálicas típicas como maleabilidade, ductilidade e boa condutividade elétrica.
• Alta densidade e ponto de fusão: Eles possuem alta densidade e ponto de fusão.
• Estados de oxidação variáveis: Os lantanídeos geralmente mostram estados de oxidação +3, embora alguns exibam estados +2 e +4 também.
• Propriedades magnéticas: Muitos lantanídeos são paramagnéticos devido aos elétrons desemparelhados.

Actinídeos

Os actinídeos incluem elementos com números atômicos de 89 a 103, variando de actínio (Ac) a laurêncio (Lr). A lista sequencial de elementos actinídeos é a seguinte:

Actínio (Ac), Tório (Th), Protactínio (Pa), Urânio (U), Netúnio (Np), Plutônio (Pu),
Amerício (Am), Cúrio (Cm), Berquélio (Bk), Califórnio (Cf), Einstênio (Es), Férmio (Fm),
Mendelévio (Md), Nobélio (No), Laurêncio (Lr)
    

Os actinídeos são únicos por sua capacidade de formar íons mais complexos do que os lantanídeos e de exibir uma gama mais ampla de estados de oxidação. Eles são principalmente caracterizados por propriedades radioativas e funcionam mais proeminentemente em contextos de reações nucleares.

Configuração eletrônica

Nos actinídeos, os orbitais 5f são preenchidos. Por exemplo, a configuração eletrônica do urânio (U, número atômico 92) é:

[Rn] 5f 3 6d 1 7s 2

Devido ao envolvimento da subcamada 5f, os actinídeos costumam exibir química variada e rica com potenciais complexidades, em contraste com seus contrapartes lantanídeos.

Propriedades gerais dos actinídeos

Os actinídeos têm várias características comuns:

• Radioatividade: A maioria dos actinídeos é radioativa, alguns dos quais têm meias-vidas muito curtas.
• Natureza metálica: Todos eles são metais e possuem propriedades físicas semelhantes aos lantanídeos.
• Estados de oxidação variáveis: Os actinídeos mostram uma variedade de estados de oxidação variando de +3 a +6 ou até mais altos em alguns casos.
• Propriedades magnéticas: Devido aos elétrons desemparelhados 5f, muitos actinídeos mostram propriedades magnéticas.

Reatividade química dos metais de transição interna

Os metais de transição interna são conhecidos por sua reatividade. Os lantanídeos são conhecidos por formar rapidamente óxidos e hidróxidos quando expostos ao ar. Seus óxidos, como lantânio La 2 O 3, são básicos. Em contraste, os actinídeos, especialmente os membros inferiores do grupo, como urânio (U) e plutônio (Pu), são mais reativos e formam compostos mais complexos devido aos seus estados de oxidação mais elevados e servem como fontes importantes no campo da energia nuclear.

Aplicações dos lantanídeos e actinídeos

Lantanídeos

• Ligas: Os lantanídeos são frequentemente usados em ligas para melhorar propriedades como resistência e capacidade de trabalho. Mischmetal, que contém vários lantanídeos, é usado em pederneiras leves.
• Vidro e ótica: Alguns lantanídeos são usados para colorir vidro e em instrumentos ópticos. O vidro de neodímio é conhecido por sua capacidade de filtrar radiação infravermelha.
• Eletrônicos: Lantanídeos como európio (Eu) são usados em tubos de raios catódicos e LEDs devido às suas propriedades luminosas.

Actinídeos

• Energia nuclear: Urânio e plutônio são os elementos-chave em reatores nucleares e bombas atômicas devido à sua capacidade de fissão.
• Medicina: Actinídeos como rádio (Ra) foram historicamente usados no tratamento de câncer e ainda são relevantes em algumas técnicas de diagnóstico.
• Pesquisa: Actinídeos, especialmente actinídeos sintéticos como cúrio (Cm), fornecem insights em química nuclear e ciência dos materiais.

Conclusão

Os metais de transição interna, que incluem tanto os lantanídeos quanto os actinídeos, oferecem vastas e valiosas propriedades devido às suas configurações eletrônicas únicas. Enquanto os lantanídeos são usados significativamente em indústrias que variam de eletrônicos a metalurgia devido às suas propriedades magnéticas e ópticas, os actinídeos mantêm sua proeminência em energia nuclear e pesquisa principalmente devido à sua química complexa e radioatividade. Compreender as propriedades e aplicações desses metais de transição interna enriquece nosso entendimento dos fenômenos químicos e promove o avanço tecnológico.

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