Лантаноидов және актиниды: Периодтық жүйедегі ұстанымы

химиялық элементтердің әрқайсысы Жер снарядтар көрсетілген: атмосфера мен гидросфера литосфера - іргелі атомдық және молекулалық ілімі мерзімді заң растайтын жарқын мысалы бола алады. Ресейлік ғалымдар М. В. Lomonosovym пен Д. И. Mendeleevym - Олар Жаратылыстану шамдар арқылы тұжырымдалды. Лантаноидов және актиниды - екі 14 химиялық элементтерді қамтиды отбасы, сондай-ақ металдар өздері - лантан және Актиний. Олардың қасиеттері - физикалық және химиялық екі - Бұл жұмыста біз шешілуі үшін. Сонымен қатар, біз ұстанымын анықтау периодтық жүйедегі , сутегі лантаноидов, актиниды атомдарының электрондық орбитальдардың құрылымына байланысты.

ашу тарихы

иттрий оксиді - соңында 18 ғасырда Ю гадолиний сирек жер металл топтан бірінші қосылыстар алынды. 20-шы ғасырға дейін, химия Г. зерттеді арқылы зерттеулер арқасында металдар тобы болуымен хабардар болды. Олар лантан және гафния арасындағы периодтық орналасқан болатын. Тағы бір химиялық элемент - Актиний, лантан сияқты, 14 радиоактивті отбасы қалыптастырады химиялық элементтердің, осы актинидов. ғылым Олардың ашылуы ортасында 20-шы ғасырға дейін 1879 жылдан бастап болды. Лантаноидов және актиниды физикалық және химиялық қасиеттері ұқсастықтар көп. Бұл энергетикалық деңгейлері осы металдар атомдарының, жылы, атап айтқанда лантаноидов F-подслоя төртінші деңгейі болып табылады, және актинидов үшін электрондардың уағдаластыққа түсіндіруге болады - F-подслоя бесінші деңгейін. Келесі, біз егжей-тегжейлі жоғарыда аталған металдар атомдарының электрон снарядтар қарастыру.

атом-молекулалық теориясы аясында ішкі өтпелі элементтердің құрылымы

химикаттар М. В. Ломоносов құрылымын Brilliant ашылуы атомдарының электрондық қабықшалар одан әрі зерттеу үшін негіз болды. химиялық элементтің элементар бөлшектердің құрылымын, Макс Планк атындағы ғылыми-зерттеу Резерфорд моделі, F. Hund химиктер лантаноидов және актинидов сипатталады физикалық және химиялық қасиеттерін мерзімді вариация, қолданыстағы заңдардың дұрыс түсініктеме табуға мүмкіндік берді. Сіз өтпелі элементтердің атомдарының құрылымын зерттеуге мерзімді заң Д. И. Менделеев маңызды рөл ескермеу мүмкін емес. АҚШ толығырақ осы мәселені қарастырып көрейік.

Периодтық жүйедегі D. I. Менделеев ішкі көшу элементтерін орналастыру

ұзағырақ мерзім - - алтыншы үшінші тобында отбасы металл лантан, церий және лютенций қоса алғанда орналасқан. лютенций толығымен 14 толтырылады электрондық ал біз лантан атом 4f-аралық этаждап, бос. Санағыш лақтыруға элементтерін, F-орбитальдардың біртіндеп толтыру бар. торий бастап Лоуренс үшін - - актинидов отбасында бірдей принципі байқалады жинақтаушы теріс толтыру электрондар 5F-подслое орын ғана айырмашылықпен Зарядталған бөлшектердің. сол жоғарыда металдар барлық (екі тең) олар сыртқы энергетикалық деңгейінің және теріс бөлшектер санының құрылымы. Бұл факт ішкі көшу элементтері деп аталады лантаноидов және актиниды, көптеген ұқсастықтар бар неге сұрақ жауап береді.

екі отбасы химиялық әдебиет Кейбір көздері кіші топтың екінші жағынан біріктірілген. Олар әрбір отбасына екі құрамында металл. химиялық элементтердің Д.И. Менделеев периодтық жүйесінің қысқа түрінде осы отбасы өкілдері кестеде өзі оқшауланған және жекелеген жолдарды орналасқан. Сондықтан, Периодтық жүйедегі актинидов және лантаноидов лауазымы деңгейлерін толтыру ішкі кезеңділікпен атомдар мен электрондардың құрылымы жалпы жоспарына сәйкес және сол тотығу болуы жалпы топта ішкі өтпелі металдар біріктіру туғызды. Осы химиялық элементтер лантан немесе Актиний баламалы ерекшеліктері мен қасиеттері бар. лантаноидов және актиниды химиялық элементтердің кестеде алынып Сондықтан.

F-подслоя электрондық конфигурациясы металдардың қасиеттерін әсер ретінде

біз айтып өткендей бұрын, периодтық жүйедегі лантаноидов және актинидов позиция тікелей олардың физикалық және химиялық сипаттамаларын анықтайды. Мысалы, церий иондар, гадолиний, және лантаноидов отбасының басқа элементтер байланысты F-подслоя құрылымдық ерекшеліктеріне жоғары магниттік сәттерді бар. Ол магниттік қасиеттері бар өткізгіш өндіру үшін телімдер ретінде металдар пайдалануға болады. олардың молекулаларының сульфидтердің отбасылық элементтері Актиний (мысалы, сульфидті protactinium, торий) аралас бар : Химиялық байланыс түрін иондық-ковалентті немесе ковалентті металл. Бұл құрылымдық ерекшелігі, жаңа физикалық және химиялық қасиеттері пайда болуына әкелді және лантаноидов және актиниды флуоресцентті қасиеттері бар, неге сұраққа жауап ретінде қызмет етті. Мысалы, Актиний күміс үлгісі қараңғы көгілдір сияние түспен жанады. Бұл жоғары энергетикалық деңгейге онда «секіру» атомдар мен электрондардың қозғау әсерінен туындайды электр тогы металл иондарының, жарық фотонды, әрекетке байланысты, содан кейін олардың стационарлық орбитаға оралу. Ол лантаноидов және актиниды люминофоры екенін осы себептен.

атомдарының иондық радиусы қысқарту салдары

лантан және актиний кезде, олардың отбасы элементтер сияқты, металл иондарының мөлшері көрсеткіштері радиустарын жылы монотонды төмендеуі. химия, мұндай жағдайларда лантаноидов және актинидные қысу айтуға. атомдарының ядро зарядының артуына, элементтері бір және сол кезең мен олардың радиусы төмендету тиесілі: үлгі мынадай химия жиынтығы. Бұл былайша түсіндіруге болады: мұндай церий, празеодим, неодим, алты тең әрқашан атомдар мен энергетикалық деңгейлері саны металдарға. Алайда, тиісінше ядролық алымдар, бір -ға өсті және +58, +59, +60 жеткізіңіз. Бұл сол оң зарядталған ядро қарай электрондардың ішкі снарядтар тарту күшін арттырады білдіреді. Соның салдарынан атомдарының радиустарын төмендеуі бар. иондық радиус арттыру атом санымен иондық металл қосылыстары, сондай-ақ азаяды. Ұқсас өзгерістер элементтері Актиний отбасында байқалды. лантаноидов және актиниды егіз деп аталады Сондықтан. иондық радиусы қысқарту, ең алдымен, Ce (OH) _3, Pr (OH) ₃ гидроксиді негізгі қасиеттерін әлсіреуіне _{әкеледі,} және лютенций базалық өзінде амфотерлі қасиеттері.

Күтпеген нәтижелер жарты europium атомға орбитальдардың жылы 4f-аралық этаждап неспаренными электрондық толтыру әкеледі. Ол радиусы қысқарады, ал, керісінше, артып емес, атом. лантаноидов гадолиний 5D-кіші, сериясы оны келесі жылы, бір электрон 4f-аралық этаждап ЕО ұқсас бар. Мұндай құрылым гадолиний атомдарының радиусы күрт төмендеуі себеп. лютенций - ұқсас құбылыс иттербия жұбы байқалады. лютенций ол кенеттен 5D-аралық этаждап электрон сияқты азаяды, ал 4f-подслой толтыру аяқтау байланысты үлкен атом радиусы бірінші элементі, көрінісін байқалады. ашытқы жылы, актиний және атомдар мен иондар осы отбасы радиустарын басқа радиоактивті элементтер монотондылық өзгертуге емес, бірақ сондай-ақ лантаноидов бұл. Осылайша, лантаноидов және актиниды олардың қосылыстары қасиеттері тиісінше атомдарының электрондық қабықшалар иондық радиусы және құрылымына байланысты онда элементтері болып табылады.

валенттілігі

Лантаноидов және актиниды оның сипаттамалары өте ұқсас элементтері болып табылады. Атап айтқанда, ол валентті иондар және атомдар олардың тотығу мемлекеттерге қатысты. Мысалы, торий, protactinium, үш валенттілігін экспонаттау, Th (OH) _{3 қосылыстар,} PaCl _3, ТГФ _3, осы заттардың Па ₂ (CO _{3) 3.} Барлық ерімейтін болып табылады және металдарды бірдей химиялық қасиеттері бар лантан отбасы: .., осы қосылыстардың лантаноидов жылы т.б. церий, Легирленген, неодим, сондай-ақ үш валентті болады. Егіздер - Бұл мысалдар лантаноидов және актинидов біздің бекіту дұрыстығын дәлелдеу. Олар ұқсас физикалық және химиялық қасиеттері бар. Бұл ішкі өтпелі элементтерін екі отбасы атомдарының бірінші кезекте электронды орбитальдардың құрылымын түсіндіруге болады.

металл қасиеттері

екі топтың өкілдері 4f- аяқталды асырылуда металдар, 5f-, сондай-ақ, D-астында жүрген болып табылады. Лантан және сирек жер элементтері оның отбасын деп аталады. Олардың физикалық және химиялық сипаттамалары бөлек зертханалық жағдайда, олар үлкен қиындықпен бөлінген, сондықтан ұқсас. жиі тотығу мемлекет +3 көрсететін, лантан сериясы элементтері көптеген ұқсастықтар бар сілтілік жер металдар (барий, кальций, стронций). Актиниды, сондай-ақ, сондай-ақ радиоактивті Сонымен өте белсенді металдар бар.

мысалы, ұсақ пирофорлы бөлінген, сондай-ақ лантаноидов және актинидов және сенсорлық қасиеттері құрылымдық ерекшеліктері. металл бет-бағдарланған кристалды тор мөлшері азайту, сондай-ақ бар. тез қарайтатын ауаның жоғары реакциялық байланысты күміс жылтыл бар металл, - екі отбасы барлық химиялық элементтер деп қосыңыз. Олар әрі тотығу қорғайтын тиісті тотықты пленка қамтылған. Барлық элементтер Нептун және плутоний қоспағанда жеткілікті отқа болып, балқу температурасы ° С айтарлықтай 1000 төмен

Сипаттамасы химиялық реакциялар

Жоғарыда айтылғандай, лантаноидов және актиниды химиялық белсенді металдар бар. галогендер, сондай-ақ фосфор, көміртегі - Осылайша, лантан, церий және басқа да отбасы мүшелері оңай қарапайым заттармен байланысты болуы мүмкін. Лантаноидов, сондай-ақ көміртегі тотығы және көмірқышқыл газы екі өзара мүмкін. Олар сондай-ақ су ірітуге қабілетті. сияқты, мысалы, SeCl ₃ немесе PRF ₃ сияқты қарапайым тұздардың, _{Сондай-ақ,} олар қос тұздар құрайды. аналитикалық химия, маңызды орын лантаноидов металл-глицин және лимон қышқылдары бар реакция алады. нәтижесінде күрделі қосылыстар мұндай процестер сияқты кендерін ретінде лантаноидов, қоспасы бөлу үшін қолданылады.

нитраты, хлорид және сульфат қышқылдарымен реакция бойынша, металдар тиісті тұздар құрайды. Олар суда оңай еритін және кристалдық ылғалдандырады қалыптастыру оңай қабілетті болып табылады. Бұл олардың тиісті иондардың болуымен түсіндіріледі, ол лантаноидов тұздардың сулы ерітінділері түсті екенін атап өткен жөн. тұз ерітінділері гадолиний немесе Легирленген жасыл неодим - қызыл-күлгін, europium және promethium - қызғылт. тотығу күйінде иондар +3 түсті болғандықтан, ол металл иондары, лантаноидов (деп аталатын жоғары сапалы реакция) анықтау үшін аналитикалық химия пайдаланылады. сол мақсат үшін, сондай-ақ осындай фракциялық кристалдану және ион хроматография ретінде химиялық талдау әдістері қолданылды.

элементтерін актиниды тобының екі бөліп көрсетуге болады. Бұл Беркли, шаруа, менделе, nobelium, Лоуренс және уран, Нептун, плутоний, omeretsy болып табылады. Химиялық қасиеттері оның отбасы алғашқы бір және лантан металдарға ұқсас. Екінші топтың элементтері (бір-біріне айтарлықтай ұқсас) өте ұқсас химиялық сипаттамалары бар. Барлық актиниды тез емес металдар өзара іс-қимыл: күкірт, азот, көміртек. оттегі legandami олар күрделі қосылыстар. Химиялық мінез-біріне металдардың екі отбасы ұқсас, көруге болады. лантаноидов және актиниды металдар жиі егіз деп аталатын Сондықтан.

Жағдай сутегі периодтық жүйесі, лантаноидов, актиниды

Ол назарға сутегі жеткілікті реактивті зат фактісін қабылдау қажет. Бұл химиялық реакция жағдайларына байланысты, көрінеді: а азайту агент пен тотығу агент ретінде. Периодтық жүйедегі, сутегі екі топтардың негізгі топқа бір мезгілде болып табылады, сол себепті.

қалпына агент ретінде бірінші сутегі актілер, сондай-ақ сілтілік металдар, мұнда орналасқан. элементтері галогендер бірге 7-ші тобының орнына сутегі оның тұрақтылығын көрсетеді. ол бұрын айтылғандай, болып табылады алтыншы кезеңде, лантаноидов отбасы, үстел ыңғайлы және жинақы жеке жолда көрсетілетін. Жетінші кезең актин ұқсас сипаттамалары бар радиоактивті элементтер тобын қамтиды. Актиниды жақын лантан отбасы астында химиялық элементтердің Д.И. Менделеев кестесінде тыс орналасқан. олардың атомдарының ядросы байланысты радиоактивтіліктің өте тұрақсыз, өйткені дегенде осы элементтер, зерттеді. лантаноидов және актиниды ішкі өтпелі элементтері болып табылады Естеріңізге сала кетейік, және олардың физика-химиялық сипаттамалары өте ұқсас.

металл өнеркәсібі өндіру үшін жалпы әдістері

кеннен тікелей өндіретін торий, protactinium және уран, қоспағанда, басқа да актиниды металл уранның ағындары шапшаң нейтрондардың қозғалатын үлгілерін сәуле арқылы дайындалған болуы мүмкін. өнеркәсіптік ауқымды Нептун және плутоний ядролық реакторлар пайдаланылған отынды өндіріледі. ион алмасу және көп сатылы өндіру негізгі әдістерін, өте күрделі және қымбат процесс - актиниды алу екенін ескеріңіз. хлоридтер немесе фторидтермен электролизі арқылы алынған сирек кездесетін элементтер деп аталады лантаноидов,. ультра таза лантаноидов алу үшін, metallothermal әдісі пайдаланылады.

Қайда ішкі көшу элементтерін қолдануға

біз оқуға металдарды пайдалану спектрі өте кең. актиний отбасы үшін - ең алдымен, ядролық қару және энергия. Актиниды медицина, кетер анықтау, белсендіру талдау маңызды болып табылады. Ол ядролық реакторлар көздері нейтрондардың басып ретінде лантаноидов және актинидов пайдалану, ескермеу мүмкін емес. Лантаноидов, сондай-ақ темір мен болат толықтырулар қоспалау, сондай-ақ люминофорлар өндірісінде ретінде қолданылады.

табиғатта тарату

актинидов және лантаноидов оксидтері жиі цирконий, торий, иттрий жерлер деп аталады. Олар тиісті металдар дайындау үшін негізгі көзі болып табылады. актинидов негізгі өкілі ретінде Уран, кендерін немесе пайдалы қазбалардың төрт түрлері түрінде литосфераның сыртқы қабаты болып табылады. Біріншіден, ол уран диоксиді болып шайыр, болып табылады. Ол металл жоғары мазмұны болып табылады. Жиі радий уран диоксиді кен (тамырдың) сүйемелдеуімен. Олар Канада, Франция, Зайыров табылды. торий мен кешендері уран кенін жиі осындай алтын немесе күміс сияқты бағалы металдардың басқа, кендер, кендерді бар.

Ресей, Оңтүстік Африка, Канада және Австралия бай осындай шикізат түгендеу. Кейбір шөгінді жыныстар минералды carnotite бар. уран, ванадий және басқа кіреді қосымша оның құрылымы. шикізат уран төртінші түрі - фосфат кенін және zhelezouranovye шифер. Олардың қоры Марокко, Швеция және Америка Құрама Штаттарында болып табылады. Қазіргі уақытта көмір және уран қоспасы бар лигнит депозиттері ретінде перспективалы болып саналады. Солтүстік және Оңтүстік Дакота - Олар Испания, Чехия, сондай-ақ АҚШ-тың екі мемлекеттердің шығарылады.