Lanthanides və Actinides: dövri sistemində mövqeyi

Earth mərmi göstərilən kimyəvi elementlərin hər biri: atmosfer və hidrosfer litosfer - fundamental atom və molekulyar təlimlərinə dövri qanunu təsdiq edən parlaq nümunə kimi xidmət edə bilər. Rusiya alimləri M. V. Lomonosovym və D. I. Mendeleevym - Onlar Təbiət Tarixi korifeyləri tərəfindən tərtib edilmişdir. Lanthanides və Actinides - lanthanum və Aktinyum - 14 kimyəvi elementlər, eləcə də metalların özlərini təşkil iki ailə. Onların xassələri - fiziki və kimyəvi, həm də - bu işdə bizim ələ alınacaq. Bundan əlavə, biz mövqeyini müəyyən dövri sistemi hidrogen, lanthanides, aktinidlərlə atomları elektron orbitals strukturu asılıdır.

kəşf tarixi

Mərhum 18-ci əsrdə Yu gadolinium nadir torpaq metal qrupu ilk mürəkkəb ilə əldə edildi - yttrium oksidi. Erkən 20-ci əsrə qədər, kimya G. Moseley araşdırmasına sayəsində metallar bir qrup varlığından xəbərdar oldu. Onlar lanthanum və hafnium arasında dövri cədvəldə yerləşir. Başqa bir kimyəvi element - aktinyum, lanthanum kimi 14 radioaktiv bir ailə təşkil kimyəvi elementlərin, bu aktinidlərlə. elm Onların kəşf ortalarında 20-ci əsrə qədər 1879-cu ildən baş verib. Lanthanides və Actinides fiziki və kimyəvi xassələri oxşar bir çox var. Bu enerji səviyyəsi olan bu metallar atomları elektron təşkili izah etmək olar, yəni lanthanide f-altqat dördüncü səviyyəsi, və aktinidlərlə üçün - f-altqat beşinci səviyyəsi. Sonra, biz daha ətraflı yuxarıda göstərilən Metalların atomların elektron mərmi hesab edir.

atom-molekulyar nəzəriyyəsi işığında daxili keçid elementləri strukturu

kimyəvi M. V. Lomonosova strukturunun Brilliant kəşf atomların elektron mərmi daha öyrənilməsi üçün əsas idi. bir kimyəvi element, Max Planck tədqiqat ibtidai hissəcik strukturunun Rutherford model, F. Hund kimyaçılar lanthanides və aktinidlərlə ilə xarakterizə olunur fiziki və kimyəvi xassələri, dövri variasiya mövcud qanunların düzgün izahat tapmaq üçün icazə. Siz keçid elementlərinin atomları strukturunun öyrənilməsi dövri hüquq D. I. Mendeleeva mühüm rol ignore bilməz. daha ətraflı bu məsələni nəzərdən keçirək.

dövri sistemi D. I. Mendeleeva daxili keçid elementləri qoyun

uzun müddət - - altıncı üçüncü qrup ailə metal lanthanum, cerium və daxil lutetium təşkil edir. lanthanum atom 4f-altqat boş və tamamilə lutetium 14 elektron doldurulur. elementləri therebetween aradan At, f-orbitals tədricən doldurulması var. torium olan lawrencium üçün - - aktinidlərlə ailəsində eyni prinsip doldurulması elektron 5f-altqat baş verir yeganə fərq ilə mənfi ittiham hissəciklər toplanması müşahidə olunur. xarici enerji səviyyəsi strukturu və eyni yuxarıda metallar bütün onun mənfi hissəciklərin sayı (iki bərabər). Bu fakt daxili keçid elementləri adlanır lanthanides və Actinides, bir çox oxşarlıqlar var niyə suala cavab.

həm ailələrin kimyəvi ədəbiyyat Bəzi mənbələr alt ikinci tərəfə birləşir. Onlar bir ailədən iki metal ehtiva edir. kimyəvi elementlərin dövri sistemi qısa formada bu ailələrin DI Mendeleev nümayəndələri masa özü təcrid və ayrı-ayrı satır təşkil edilir. Buna görə də, dövri sistemində aktinidlərlə və lanthanides mövqeyi daxili dövriliyi doldurulması səviyyəsi atomları və elektronlardan strukturunun ümumi planına uyğundur və eyni oksidləşmə varlığı ümumi qrup daxili keçid metalları ümumiləşdirmək səbəb oldu. Bu kimyəvi elementlərin xüsusiyyətləri və xassələri ekvivalent lanthanum ya Aktinyum var. lanthanides və Actinides kimyəvi elementlərin masa çıxarılır görə.

f-altqat elektron konfiqurasiya metallar xüsusiyyətləri təsir kimi

Biz əvvəl qeyd etdiyim kimi, dövri sistemində lanthanides və aktinidlərlə mövqeyi birbaşa fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri müəyyən edir. Məsələn, cerium ionları, gadolinium, və lanthanide ailənin digər elementləri görə f-altqat struktur xüsusiyyətləri yüksək maqnetik anlar. Bu maqnetik xüsusiyyətləri ilə yarımkeçiricilər istehsal dopants kimi metalların istifadə etmək mümkündür. Sulfidləri ailə elementləri aktinyum (məsələn, sulfid protactinium, torium) onların molekullarının bir qarışıq var kimyəvi bonding növü: ion-covalent və ya covalent-metal. Bu struktur xüsusiyyət yeni fiziki və kimyəvi xassələri ortaya çıxmasına səbəb və lanthanides və Actinides fluorescent xassələri niyə sualına cavab kimi xidmət etmişdir. Məsələn, aktinyum gümüş bir nümunə qaranlıq mavi parıltı glows. Bu, daha yüksək enerji səviyyəsinə orada atomları və elektronlardan Məni ehtiraslandırır "jump" təsiri altında baş verir və onların stasionar orbitə qayıtmaq elektrik cari metal ionlarının, işıq fotonların fəaliyyət, edir. Bu lanthanides və Actinides phosphors bu səbəbdən.

atomların ion radii azaldılması nəticələri

ailələri, metal ionlarının ölçüsü göstəriciləri radii bir monotonic azalması elementləri kimi lanthanum və Aktinyum hazırda. kimya, belə hallarda lanthanide və actinide sıxılma danışmaq. kimya Aşağıdakı nümunə: elementləri birinə aid atomların nüvəsi artırılması məsul və eyni dövr və radii azalması ilə. Bu aşağıdakı kimi izah oluna bilər: belə cerium, praseodymium, Neodimyum, atomların enerji səviyyəsi sayı və altı həmişə bərabər kimi metallar. Lakin nuclei ittihamlar müvafiq biri incremented və +58, +59, +60 təşkil edir. Bu, müsbət yüklü nüvə qarşı elektronların daxili mərmi cəlb qüvvəyə artırır deməkdir. Nəticədə atomları radii bir azalma var. ion radii atom sayının artırılması ilə ion metal birləşmələr də azalır. Oxşar dəyişikliklər elementləri aktinyum ailə müşahidə edildi. lanthanides və Actinides əkiz deyilir görə. ion radii azaldılması əsasən Ce (OH) _3, Pr (OH) ₃ hidroksitler əsas xüsusiyyətləri bir zəifləməsinə gətirib çıxarır _və lutetium baza artıq amphoteric xassələri nümayiş etdirir.

Gözlənilməz nəticələr yarım europium atom orbitals in 4f-sublevel taydəyişik elektron doldurulması çıxarır. O, radius azalıb, əksinə artmışdır deyil atom. lanthanides gadolinium 5d-sublevel sıra onu aşağıdakı, bir elektron 4f-sublevel Eu bənzər var. Belə bir quruluş gadolinium atomları radius bir kəskin azalmasına səbəb olur. Oxşar fenomen ytterbium bir cüt müşahidə olunur - lutetium. Bu kəskin 5d-sublevel elektron müşahidə görünüşü kimi azalır lutetium isə 4f-altqat doldurulması başa səbəbiylə böyük bir atom radiusu ilk element. Aktinyum və atomları və ionların bu ailə radii digər radioaktiv elementləri leaps və həddi, lanthanides kimi də monotonically dəyişdirmək, lakin deyil. Belə ki, lanthanides və Actinides onların birləşmələrinin xassələri müvafiq olaraq atomların elektron mərmi ion radius və strukturu asılı olan elementləridir.

valence dövlətlər

Lanthanides və Actinides kimin xüsusiyyətləri olduqca oxşardır elementləridir. Xüsusilə, valence ionları və atomların öz oksidləşmə dövlətlər aiddir. Məsələn, torium, protactinium, Th of birləşmələri, üç valent nümayiş (OH) ₃ PaCl ₃ THF ₃ Pa ₂ (CO _{3) 3.} Bu maddələrin hamısı həlledilməz və metalların eyni kimyəvi xassələri var lanthanum family: .., cerium, praseodymium, Neodimyum və s bu birləşmələrin lanthanides də üçvalentli olacaq. twins - Bu nümunələr bizim iddia lanthanides və Actinides düzgünlüyünü sübut edir. Onlar oxşar fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri var. Bu daxili keçid elementləri həm ailələrin atomları əsasən elektron orbitals strukturu izah oluna bilər.

metal xassələri

iki qrup bütün nümayəndələri 4f-, 5f- tamamlanarkən var metallar, eləcə də d-Sublevels var. Lanthanum və nadir torpaq elementləri ailəsini çağırıb. Onların fiziki və kimyəvi xüsusiyyətləri ayrı-ayrılıqda laboratoriya şəraitində, böyük çətinliklə ayrılır ki, eynidir. tez-tez oksidləşmə dövlət +3 göstərən lanthanum seriyası elementləri ilə çox oxşarlıqlar var qələvi torpaq metalların (barium, kalsium, stronsium). Actinides də radioaktiv əlavə çox fəal metallar var.

lanthanides və aktinidlərlə və touch xüsusiyyətləri struktur xüsusiyyətləri, məsələn, gözəl pirofor bölünür. metal üz merkezli kristal lattices ölçüsü azalması da var. Əlavə hər iki ailənin bütün kimyəvi elementləri - gümüşü parıltı ilə metal səbəbiylə sürətlə qaralma hava yüksək reaksiyaya üçün. Onlar da oksidləşmə qorunması müvafiq oksid film ilə əhatə olunur. Bütün elementləri neptunium və plutonium istisna olmaqla kifayət qədər odadavamlı ki, ərimə temperaturu xeyli 1000 ° C olur

Xarakterik kimyəvi reaksiyalar

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, lanthanides və Actinides kimyəvi aktiv metallar var. halogens, eləcə də fosfor, karbon - Belə ki, ailə lanthanum, cerium və digər üzvləri asanlıqla sadə maddələr ilə bağlı ola bilər. Lanthanides də karbon qazı və karbon dioksid, həm də qarşılıqlı bilər. Onlar həmçinin su ayrılmaq üçün qadirdir. Belə məsələn SeCl ₃ və ya Prf ₃ sadə duzları, bundan _başqa, onlar ikiqat duzları təşkil edir. analitik kimya, əhəmiyyətli bir yerə lanthanide metal-glycine və limon turşuları ilə reaksiya tutur. nəticəsində kompleks birləşmələr belə proseslər belə filizləri kimi lanthanides, bir qarışıq ayrılması üçün tətbiq edilir.

bir nitrat, xlorid və sulfat turşuları ilə reaksiya, metallar müvafiq duzları təşkil edir. Onlar suda asanlıqla həll və kristal nəmləndirir formalaşdırılması asanlıqla qadirdir. Bu lanthanide duzların suda həllər öz ionları iştirakı ilə izah olunur ki, rəngli var ki, qeyd etmək lazımdır. duz həlləri samarium ya praseodymium yaşıl Neodimyum --qırmızı, bənövşəyi, europium və prometium - çəhrayı. oksidləşmə dövlət +3 ilə ionları rəngli olduğundan, bu metal ionlarının, lanthanides təsbiti üçün analitik kimya istifadə olunur (yüksək keyfiyyətli reaksiya deyilən). Eyni məqsədlə həmçinin fraksiya kristallaşma və ion mübadiləsi xromatoqrafiya kimyəvi analiz üsulları istifadə olunur.

elementlərin Actinides qrupunun iki ayırd edilə bilər. Bu Berkeley, ferma, Mendelevium, Nobelium, lawrencium və uran, neptunium, plutonium, omeretsy edir. Kimyəvi xassələri ailəsindən birinci və lanthanum metallar oxşardır. ikinci qrup elementləri (bir-birinə əhəmiyyətli dərəcədə eyni) çox oxşar kimyəvi xüsusiyyətləri var. kükürd, azot, karbon Bütün Actinides tez qeyri-metallar ilə qarşılıqlı. oksigen legandami onlar kompleks birləşmələr təşkil edir. Göründüyü kimi, kimyəvi davranış bir-birinə bənzər Metalların həm ailələri. lanthanides və Actinides metallar tez-tez əkiz deyilən görə.

Vəziyyət hidrogen dövri sistemi, lanthanides, Actinides

Nəzərə hidrogen kifayət qədər reaktiv maddə ki, almaq lazımdır. Bu kimyəvi reaksiya şəraitdən asılı olaraq, özünü bir agent azaldılması və oksidləşdirici agent kimi. dövri sistemi, hidrogen iki qrup əsas alt eyni zamanda Odur ki.

ilk hidrogen bir azaldılması agent, eləcə də çıxış qələvi metallar, burada yerləşir. elementləri halogens ilə birlikdə 7-ci qrup yerinə Hidrogen öz möhkəmlik göstərir. altıncı dövründə əvvəllər, masa rahatlığı və sıxlıq üçün ayrı sıra göstərilən lanthanides ailə qeyd olunduğu kimi, var. Yeddinci dövr actin ilə oxşar xüsusiyyətlərə malik radioaktiv elementlərin bir qrup var. Actinides yaxın lanthanum ailə altında kimyəvi elementlər DI Mendeleyevin masa kənarda yerləşir. Onların atomların nüvəsi bəri tədqiq azı bu elementlər görə radioaktivlik çox qeyri-sabit edir. lanthanides və Actinides daxili keçid elementləri və onların fiziki-kimyəvi xüsusiyyətləri çox oxşardır ki, xatırlayıram.

metal sənaye istehsalı üçün Ümumi üsulları

filizləri birbaşa tərəfindən istehsal olunur torium, protactinium və uran istisna olmaqla, digər Actinides sürətli neytron hərəkət uran metal axınlarının nümunələri irradiating ilə hazırlana bilər. sənaye miqyaslı neptunium və plutonium nüvə reaktorlarının sərf yanacaq hasil olunur. kifayət qədər mürəkkəb və bahalı prosesdir, ion mübadiləsi və çoxpilləli hasilatı əsas üsulları - actinides əldə unutmayın. xlorid və ya fluorides elektroliz ilə əldə nadir torpaq elementləri adlanır lanthanides,. təmiz lanthanides almaq üçün metallothermal metodu istifadə olunur.

Harada daxili keçid elementləri tətbiq etmək

biz öyrənmək metallar istifadə spektri kifayət qədər genişdir. Aktinyum bir ailə üçün - bütün nüvə silahlarının və enerji yuxarıda edir. Actinides tibb, qüsur aşkar, aktivasiya təhlili vacibdir. Bu nüvə reaktorlarının mənbələrdə neytron ələ kimi lanthanides və aktinidlərlə istifadə ignore mümkün deyil. Lanthanides, həmçinin phosphors istehsalında, alloying dəmir əlavələr və polad kimi istifadə olunur.

təbiət Distribution

aktinidlərlə və lanthanides oksidləri tez-tez sirkonium, torium, yttrium torpaq deyilir. Onlar müvafiq metallar hazırlanması üçün əsas mənbəyidir. Uran, aktinidlərlə əsas nümayəndəsi filizləri və ya faydalı qazıntıların dörd növ şəklində litosfer xarici qat edir. İlk növbədə, bu, uran qazı olan pitchblende edir. Bu metal yüksək content edir. Tez-tez radium uran qazı yataqlarının (damarlar) ilə müşayiət. Onlar Kanada, Fransa, Zaire rast gəlinir. Kompleksi torium və uran filizləri tez-tez qızıl və ya gümüş kimi qiymətli metalların digər filizləri ehtiva edir.

Rusiya, Cənubi Afrika, Kanada və Avstraliya zəngin belə xammal inventar. Bəzi çökmə süxurların mineral carnotite ehtiva edir. Onun strukturu, uran, vanadium əlavə və başqa olur. xam uran dördüncü növü - bir fosfat filiz və zhelezouranovye şist. Onların ehtiyatları Mərakeş, İsveç və ABŞ-da var. Hal-hazırda kömür və linyit olan uran çirkləri əmanətlərinin kimi perspektivli sayılır. Onlar İspaniyada istehsal olunur, Çex Respublikası, eləcə də iki ABŞ dövlətlər - Şimali və Cənubi Dakota.