Концепция актинида
В ядерной химии концепция актинидов (также известная как гипотеза актинидов) предполагает, что актиниды образуют вторую внутреннюю переходную серию, гомологичную лантанидам . подобных лантаноидам, Его происхождение связано с наблюдением свойств трансурановых элементов, в отличие от особого сложного химического состава ранее известных актинидов. Гленн Теодор Сиборг , один из исследователей, синтезировавших трансурановые элементы, предложил концепцию актинидов в 1944 году как объяснение наблюдаемых отклонений и гипотезу для руководства будущими экспериментами. ), был помещен ряд актинидов, включающий элементы с 89 ( актиний ) по 103 ( лоуренсий ниже лантаноидов Дмитрия Менделеева новый Вскоре после этого он был принят, в результате чего в периодической таблице элементов . [1]
Происхождение [ править ]
В конце 1930-х годов были известны первые четыре актинида (актиний, торий, протактиний и уран). Считалось, что они образуют четвертую серию переходных металлов, характеризующуюся заполнением 6 d- орбиталей, в которых торий, протактиний и уран были соответствующими гомологами гафния, тантала и вольфрама. [2] Эта точка зрения получила широкое признание, поскольку химические исследования этих элементов выявили различные высокие степени окисления и характеристики, которые очень напоминали 5d-переходные металлы. [3] в области квантовой теории Тем не менее, исследования Нильса Бора и последующие публикации предположили, что эти элементы должны составлять серию 5f, аналогичную лантанидам, с расчетами, что первый 5f- электрон должен находиться в диапазоне от атомного номера 90 (торий) до 99 ( эйнштейний). ). Несоответствие между теоретическими моделями и известными химическими свойствами затрудняло размещение этих элементов в периодической таблице . [2]
Первое появление концепции актинидов, возможно, произошло в периодической таблице из 32 столбцов, построенной Альфредом Вернером в 1905 году. Определив расположение лантаноидов в периодической таблице, он поместил торий как более тяжелый гомолог церия и оставил места для гипотетические радиоэлементы в седьмом периоде, хотя правильного порядка известных актинидов он не установил. [4]
После открытия трансурановых элементов нептуния и плутония в 1940 году и предварительных исследований их химического состава их отнесение к четвертому ряду переходных металлов было поставлено под сомнение. Эти новые элементы проявляли различные свойства, которые предполагали близкое химическое сходство с ураном, а не с его предполагаемыми гомологами переходных металлов. [3] Последующие эксперименты с тогда еще неизвестными элементами америций и кюрий вызвали дополнительные вопросы. Сиборг и др. не смог идентифицировать эти элементы, исходя из предположения, что они были переходными металлами, но они были успешно разделены и открыты в 1944 году, следуя предположению, что они химически подобны лантанидам . [5] Дальнейшие эксперименты подтвердили гипотезу об актинидах (тогда называемых «торидами» или «уранидами»). [2] ряд. Спектроскопическое исследование, , Валем и Захариасеном в Национальной лаборатории Лос-Аламоса, проведенное Макмилланом 5f-орбитали, а не 6d- орбитали показало, что заполняются . Однако эти исследования не смогли однозначно определить первый элемент с 5f-электронами и, следовательно, первый элемент в ряду актинидов. [2] [3]
Принятие [ править ]
Открытие америция и кюрия в рамках гипотезы о том, что они напоминают лантаноиды, побудило Сиборга предложить своим коллегам концепцию ряда актинидов в 1944 году, центральной предпосылкой которой было сходство с лантанидами и заполнение ф-орбиталей. [3] Несмотря на кажущуюся правильность, они не рекомендовали Сиборгу отправить сообщение в «Chemical and Engineering News» , опасаясь, что это радикальная идея, которая испортит его репутацию. [5] Тем не менее он представил его, и он получил широкое признание; Таким образом, в новых таблицах Менделеева актиниды оказались ниже лантаноидов. [5] После своего принятия концепция актинидов сыграла решающую роль в открытии более тяжелых элементов, таких как берклий , в 1949 году. [6] Концепция актинидов объяснила некоторые из наблюдаемых свойств первых актинидов, а именно наличие степеней окисления от +4 до +6, и предложила гибридизацию орбиталей 5f и 6d, электроны которых, как было показано, слабо связаны в этих элементах. Это также подтвердило экспериментальные результаты тенденции к степени окисления +3 у элементов, помимо америция. [2]
Дальнейшие разработки концепции актинидов привели Сиборга к предложению еще двух серий элементов, продолжающих установленную периодичность. Он предложил серию трансактинидов с атомными номерами от 104 до 121 и серию суперактинидов с атомными номерами от 122 до 153. [3]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Гленн Сиборг (1946). «Трансурановые элементы». Наука . 104 (2704): 379–386. Бибкод : 1946Sci...104..379S . дои : 10.1126/science.104.2704.379 . JSTOR 1675046 . ПМИД 17842184 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и Гленн Сиборг (1994). «Происхождение концепции актинидов» (PDF) . Лантаниды/актиниды: Химия . Справочник по физике и химии редких земель. Том. 18 (1-е изд.). ISBN 9780444536648 . ЛБЛ-31179.
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с д и Дэвид Л. Кларк (2009). Открытие плутония реорганизовало периодическую таблицу и способствовало открытию новых элементов (PDF) (отчет). Лос-Аламосская национальная лаборатория.
- ^ Филип Дж. Стюарт (2019). «Предсказания Менделеева: успех и неудача» . Основы химии . 21 (1): 3–9. дои : 10.1007/s10698-018-9312-0 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Дэвид Л. Кларк; Дэвид Э. Хобарт (2000). «Размышления о наследии легенды: Гленн Т. Сиборг, 1912–1999» (PDF) . Лос-Аламосская наука . 26 : 56–61.
- ^ Андреас Трабезингер (2017). «Мирный берклиум» . Природная химия . 9 (9): 924. Бибкод : 2017НатЧ...9..924Т . дои : 10.1038/nchem.2845 . ПМИД 28837169 .