Lanthanides and actinides: periyodik tablodaki konum

Her bir kimyasal elementler, sunulan içinde kabukları arasında Earth: atmosfer, litosfer ve hidrosfer - sunabilmemiz gibi bir parlayan bir örnek olduğunu onaylar temel atom-molekül kuramı ve periyodik yasası. Rus bilim adamları M. V. Lomonosovym ve D. I. Mendeleevym - Onlar Natural History luminaries tarafından formüle edildi. Elementlerin özellikleri ve kimyası - iki aile, hangi uzlaşmadır 14 kimyasal elementler, hem de metaller kendileri - lantan ve aktinyum. Bunların özellikleri - fiziksel ve kimyasal hem - bu işte bizim tarafımızdan ele alınması. Buna ek olarak, pozisyon tespit periyodik sistemin hidrojen, lantanidler, aktinitler atom elektron orbitalleri yapısına göre değişir.

keşif Tarihçesi

18. yüzyılda Yu gadolinyum nadir toprak metalinin grubundan birinci bileşikten elde edilmiştir - itriyum oksit. 20. yüzyılın başlarında kadar, kimyada G. Moseley tarafından yapılan araştırmaya sayesinde metallerin bir grubun varlığından haberdar oldu. Onlar lantan ve hafniyumun arasındaki periyodik tabloda yer bulundu. Başka bir kimyasal element - aktinyum, lantan gibi, 14 radyoaktif bir aile oluşturur kimyasal elementler, bu aktinitler. Bilimde Onların keşif ortalarından 20. yüzyıla kadar 1879 yılından bu yana oldu. Kimyasal ve fiziksel ve kimyasal özelliklerinde pek çok benzerliği var. Bu enerji seviyelerinde olan bu metallerin atomlarının elektronların düzenleme açıklanabilir, yani lantanid f-alt tabakanın dördüncü seviyesidir ve aktinitler için - f-alt tabakanın beşinci düzeyi. Daha sonra, daha ayrıntılı olarak yukarıda sözü edilen metallerin atomlarının elektron kabukları düşünün.

atomik moleküler teori ışığında iç geçiş elemanlarının yapısı

kimyasal M.V. Lomonosova yapısının parlak keşif atomu elektron kabuklarının daha fazla çalışma için temel olmuştur. bir kimyasal element Max Planck araştırma temel parçacık yapısı Rutherford modeli, F. Hund kimyagerler lantanidler ve aktinidlerden ile karakterize edilir, fiziksel ve kimyasal özellikleri, periyodik değişim, mevcut kanun doğru açıklama bulmak için izin verdi. Sen geçiş elementlerin atom yapısının çalışmasında periyodik yasa D. I. Mendeleeva hayati bir rol göz ardı edemeyiz. Bize daha ayrıntılı olarak bu konuyu inceleyelim.

Yeri iç geçiş elementleri içinde periyodik sistem D. I. Mendeleeva

Gelen üçüncü grup arasında altıncı - Daha uzun bir süre - Aile metal is lantan, seryum ve düzenlenmiş lutesyum dahil. En lantan atomu 4f-alt katmanı boş ve tamamen dolu içinde lutesyum 14 elektronlar. elemanları aralarına yerleştirilmiş olarak, f-orbitallerine kademeli dolgu vardır. toryumdan lawrencium göre - - aktinidlerin ailesinde Aynı prensip doldurma elektronlar 5f-alt tabakanın meydana tek fark ile negatif yüklü parçacıkların birikimi gözlemlenmiştir. Harici enerji seviyesinin yapısı ve aynı yukarıdaki metallerin tüm bunun negatif parçacıkların sayısı (iki eşit). Bu gerçek iç geçiş elementleri olarak adlandırılan lantanit ve aktinit, birçok benzerlikler var neden sorusunu yanıtlar.

Her iki ailenin kimyasal literatür Bazı kaynaklar alt grubunun ikinci tarafına birleştirilir. Her aileden iki metal içerirler. kimyasal elementlerin periyodik sisteminin kısa formda bu ailelerin DI Mendeleev temsilcileri tablo kendisinden izole edilmiş ve, ayrı sıraları düzenlenmiştir. Bu nedenle, periyodik sistemin içinde aktinidler ve lantanidler konumu iç periyodik doldurma seviyeleri atom ve elektron yapısının genel planına karşılık gelmektedir ve aynı oksidasyon varlığı genel grubunda iç geçiş metalleri toplayan neden oldu. Bu kimyasal elementler ise özellikleri ve nitelikleri eşdeğer lantan veya Aktiniyum var. lantanit ve aktinit kimyasal elementlerin tablosundan kaldırılır yüzden.

Gibi elektronik yapılandırma f-alt katmanı etkiler özellikleri arasında metaller

Biz söyledi önce, pozisyonu lantanit ve aktinit içinde periyodik sistem doğrudan belirleyen onların fiziksel ve kimyasal özellikleri. Örneğin, seryum iyonları, gadolinyum, ve lantanid ailesinin diğer elemanları nedeniyle ön-alt tabakanın yapısal özelliklerine yüksek manyetik anlar. Manyetik özelliklere sahip yarı iletken üretimi için katkı maddelerinin gibi metaller kullanmak mümkündür. Sülfitler aile elemanları aktinyum (örneğin, sülfit protaktinyum, toryum) moleküllerinde karışık sahip kimyasal bağ türü: iyonik kovalent ya da kovalent-metalik. Bu yapısal özellik yeni fiziksel ve kimyasal özelliklerinin ortaya çıkmasına yol açtı ve lantanit ve aktinit floresan özelliklere sahip niçin sorusuna cevap olarak hizmet etmiştir. Için örnek bir numune arasında aktinyum gümüş parlamalar içinde Koyu bir mavimsi parıltı. Bunun nedeni, daha yüksek bir enerji düzeyine içinde atomu ve elektron uyarım "atlama" etkisi altında meydana gelir ve daha sonra sabit yörünge geri elektrik akımı metal iyonları, ışık foton aksiyonu ile sağlanır. Bu is için bu sebebi lantanit ve aktinit are fosforlar.

atomlu iyonik yarıçapları azaltılması sonuçları

En lantan ve aktinyum gibi unsurlar dan onların aileleri, bir monoton azalış, ölçü göstergelerinin yarıçapları metal iyonları. Kimyada, bu gibi durumlarda lantanit ve aktinit sıkıştırma caizse. kimya aşağıdaki model seti: elemanları birine ait çekirdeklerin artan yük, aynı süre ve yarı çapları azalma. Bu kutu açıklanabilir olarak takip eder: için metaller gibi seryum, praseodimyum, neodimyum, sayı enerji seviyeleri atomları ve her zaman eşit altı. Ancak çekirdek ücretleri sırasıyla bir artırılır ve + 58, + 59 °, + 60 oluşturmaktadır. Bu, pozitif yüklü bir çekirdeğe doğru elektron iç kabukları çekim kuvvetini arttırır anlamına gelir. Bunun bir sonucu olarak atomu yarıçaplarının bir azalma vardır. Iyonik metal bileşikleri ile çok artan atom numarası iyonik yarıçapları are da azaltılmış. Benzer değişiklikler elemanları aktinyum ailede gözlenmiştir. lantanit ve aktinit ikizleri denir nedeni budur. iyon yarıçapları azaltılması esas Ce (OH) _3, P (OH) ₃ hidroksitlerinin temel özelliklerinin zayıflamasına yol açar _ve Lutesyumu temel zaten amfoterik özellikler sergiler.

Beklenmeyen sonuç yarı öropyum atomuna yörüngelerdeki 4f-alt düzey çiftlenmemiş elektrona doldurma yol açar. O yarıçapı düşük, daha çok artmaz atom. Aşağıdakiler içeri serisi arasında lantanitlerden gadolinyum 5d-tonlarca, orada is bir elektron 4f-tonlarca benzer Eu. Bu tür bir yapı, gadolinyum atomlu yarıçapı ani azalmaya neden olur. Benzer bir fenomen iterbiyum bir çift gözlenir - lutesyum. Ilk öğesi arasında atomu yarıçapı büyük nedeniyle tam dolum 4f-alt katmanı, süre lutesyum o aniden düşüşler olarak 5d-tonlarca elektron gözlenen görünümü. aktinyum atomları ve iyonları bu aile yarıçapları Diğer radyoaktif elementler de çarçabuk, lantanidlerin bu gibi tekdüze olarak değişebilir ama yoktur. Bu nedenle, lantanidler ve aktinidlerden iyonik yarıçapı ve atomların elektron kabuklarının yapısı üzerindeki bileşiklerin özellikleri korelatif bağımlı sahip unsurlardır.

değerlik devletler

Kimyasal ve, özellikleri çok benzer olan elemanlardır. Özel olarak, bu valans iyonları ve atomların oksidasyon durumları ile ilgilidir. Örneğin, toryum, protaktinyum, Th bileşiklerinde, üç değerliği sergileyen (OH) _3, PacL _3, THF _3, Pa _{2 (CO3) 3.} Bu maddelerin hepsi erimez ve metallerin aynı kimyasal özelliklere sahip lantan ailesi: .., seryum, praseodimyum, neodimyum ve benzeri bu bileşiklerin Lantanitlerin da üç değerli olacaktır. ikizler - Bu örnekler bizim iddianın lantanit ve aktinit doğruluğunu kanıtlamak. Onlar benzer fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Bu kutu açıklanabilir öncelikle yapısı elektron orbitalleri atomların her iki ailenin iç geçiş elementleri.

metal özellikleri

Her iki grubun tüm temsilcileri 4f-, 5f tamamlandı olan metallerin yanı sıra, D-sublevels bulunmaktadır. Lantanyum ve nadir toprak elementleri ailesini aradı. Bunların fiziksel ve kimyasal özellikleri ayrı ayrı laboratuar koşulları altında, büyük bir zorlukla ayrılır, böylece benzer. genellikle oksidasyon durumuna +3 Gösterilen lantan serisi elemanları ile büyük benzerlikler alkalin toprak metalleri (baryum, kalsiyum, stronsiyum). Aktinitler ayrıca radyoaktif ek olarak son derece aktif metallerdir.

lantanidler ve aktinidler ve dokunma özellikleri yapısal özellikleri, örneğin, örneğin, ince piroforik bölünmüş. Orada is de bir azalma içinde boyutu metal yüzey merkezli kristal kafesler. Ekle her iki ailenin tüm kimyasal elementler - gümüşi parlaklık ile bir metal nedeniyle hızla kararan havanın büyük reaktivite. Bunlar ayrıca oksidasyon koruyucu ilgili oksit film ile kaplıdır. Tüm elemanlar Neptünyum ve plütonyum dışında yeterince dirençli, erime sıcaklığı önemli ölçüde 1000 ° C'nin altında olduğu

Karakteristik kimyasal reaksiyonlar

Daha önce belirtildiği gibi, lantanidler ve aktinidlerden kimyasal olarak aktif metallerdir. halojen, hem de fosfor, karbon - Bu durumda, ailenin lantan, seryum ve diğer üyeleri kolayca basit maddeler ile bağlanabilir. Lantanitler da karbon monoksit ve karbon dioksit, her iki ile etkileşime girebilir. Ayrıca su ayrıştırılması için yeteneğine sahiptir. Bunun yanında basit tuzlar gibi mesela secl ₃ veya PRF _3, bunlar formu çift tuzları. Gelen analitik kimya, önemli bir yer is işgal yoluyla bir reaksiyon metal-lantanide ile glisin ve sitrik asit. Elde edilen kompleks bileşikleri bu işlemler, örneğin maden cevheri olarak lantanitler, bir karışımının ayrılması için uygulanır.

bir nitrat, klorür ve sülfat asitler ile reaksiyon ile, karşılık gelen metal tuzları oluşturur. Bunlar, su içinde kolayca çözünen ve kristalin hidratları oluşturabilen kolayca yeteneğine sahiptir. Lantanid tuzlarının sulu çözeltileri, ilgili iyonların varlığı ile açıklanabilir olan renkli olduğu not edilmelidir. Tuz çözeltileri samaryum ya da praseodim yeşil neodim --kırmızı, mor, öropiyum ve prometyum - pembe. oksidasyon durumunda +3 iyonlar renkli olduğundan, metal iyonları, lantanidler saptanması için analitik kimyada kullanılan (yüksek kalitede reaksiyonu olarak adlandırılan). Aynı amaç için, aynı zamanda, fraksiyonel kristalizasyon ve iyon değiştirme kromatografisi gibi kimyasal analiz yöntemleri kullanılır.

elemanların aktinit grubu ikisinde ayırt edilebilir. Bu Berkeley, çiftlik, mendelevyum, nobelium, lavrensiyum ve uranyum, neptunyum, plütonyum, omeretsy olduğunu. Kimyasal özellikleri ailesinden birincisi ve lantan metallere benzer. ikinci grubun elemanları (büyük ölçüde birbirine benzer), çok benzer kimyasal özelliklere sahiptir. kükürt, azot, karbon Tüm aktinitler hızlı olmayan metaller ile etkileşime girer. Oksijen legandami ile, kompleks bileşikler oluştururlar. Görüldüğü üzere, kimyasal davranışları birbirine benzer metallerin hem aileleri. lantanit ve aktinit metaller genellikle ikiz denilen bu yüzden.

Durum hidrojen, periyodik sistem, lantanidler, aktinit

Hesaba hidrojen yeterince reaktif madde olduğu gerçeği dikkate almak gereklidir. Bu kimyasal reaksiyon koşullarına bağlı olarak, kendini gösterir: bir indirgeme maddesi ve bir oksitleme maddesi olarak. Periyodik sistemdeki hidrojen, iki grubun ana alt eşzamanlı olmasının nedeni budur.

birinci hidrojen, bir indirgeyici madde, aynı zamanda olarak hareket alkali metaller, burada bulunan. elemanları halojen ile birlikte 7. grubu yerine hidrojen dayanıklılığını gösterir. Gelen altıncı dönem o deyişle, daha önce bahsedilen, aile arasında lantanitlerden, oluşturulan ayrı bir satır için kolaylık ve kompaktluğun tablo. Yedinci Dönem aktine benzer özelliklere sahip radyoaktif elementlerin bir grup içerir. Aktinitlerin yakın lantan ailesi altında kimyasal elementler DI Mendeleev tablo dışında bulunmaktadır. atomlarının çekirdeği için radyoaktivite çok kararsız olduğu için bu elemanlar, en az incelenmiştir. lantanidler ve aktinidlerden iç geçiş elementleri, ve fizikokimyasal özellikleri çok benzer olduğunu hatırlayın.

Genel yöntemler için üretim metal sanayi

cevherlerden doğrudan üretilir toryum, protaktinyum ve uranyum, hariç olmak üzere, diğer aktinitler hızlı nötronları hareket uranyum metal akımlarının örnekleri ışınlanması suretiyle hazırlanabilir. Endüstriyel ölçekli Neptünyum ve plütonyum nükleer reaktörlerden yakıtın elde edilir. oldukça karmaşık ve pahalı bir süreç, iyon değişimi ve çok aşamalı çıkarma olan temel yöntem olup - aktinitler elde unutmayın. Lantanitler, hangi denilen nadir toprak elementleri, üretilen tarafından elektroliz arasında onların klorürler veya florürler. Ultra saf lantanidler elde etmek için, metallothermal yöntemi kullanılır.

Nerede iç geçiş elementleri uygulamak

biz çalışma metallerin kullanımının spektrumu oldukça geniştir. actinium bir aile için - tüm nükleer silahların ve enerji üstünde olduğunu. Aktinitler ilaç, kusur tespiti, aktivasyon analizi önemlidir. Biz nükleer reaktörlerde nötron yakalama kaynağı olarak elementlerin özellikleri ve kimyası kullanımını göz ardı edemeyiz. Lantanitler aynı zamanda şu şekilde de fosfor üretiminde, alaşım demir eklemeler ve çelik kullanılır.

Doğada Dağılımı

aktinit veya lantanit Oksitler sıklıkla zirkonyum, toryum, itriyum topraklar denir. Bunlar karşılık gelen metallerin hazırlanması için önemli bir kaynaktır. Uranüs, hem ana temsilcisi aktinitlerden is içinde dış katman arasında litosfer içinde formu dört tür bir cevher ya da mineraller. Her şeyden önce, bu uranyum dioksit olan pitchblende olduğunu. Bu metal, yüksek içeriğidir. Genellikle radyum uranyum dioksit yataklarının (toplar damar) eşlik etmektedir. Onlar Kanada, Fransa, Zaire bulunur. Kompleksleri toryum ve uranyum cevherleri genellikle altın veya gümüş gibi değerli metallerin diğer cevherleri, içerirler.

Rusya, Güney Afrika, Kanada ve Avustralya'da zengin tür hammadde Envanteri. Bazı tortul kayaçlar maden Karnotit içerirler. Onun yapısı, uranyum, vanadyum ek olarak ve başka girer. Ham uranyum dördüncü türü - bir fosfat cevheri ve zhelezouranovye levhalar. Onların rezervleri are içinde Fas, İsveç ve ABD. Halihazırda dikkate alınan umut verici olarak mevduat kömür ve linyit içeren uranyum safsızlıklar. Onlar üretilen İspanya, Çek Cumhuriyeti, yanı sıra iki ABD eyaletleri - Kuzey ve Güney Dakota.