Элемент периода 6
| Часть серии о |
| Периодическая таблица |
|---|
Элемент периода 6 — один из химических элементов шестого ряда (или периода ) периодической таблицы химических элементов , включая лантаноиды . Таблица Менделеева расположена в строках, чтобы проиллюстрировать повторяющиеся (периодические) тенденции в химическом поведении элементов по мере увеличения их атомного номера: новая строка начинается, когда химическое поведение начинает повторяться, что означает, что элементы со сходным поведением попадают в одну и ту же группу. вертикальные колонны. Шестой период содержит 32 элемента, больше всего связанных с периодом 7 , начиная с цезия и заканчивая радоном . Свинец в настоящее время является последним стабильным элементом; все последующие элементы радиоактивны . Однако для висмута , его единственного первичного изотопа , 209 Би, имеет период полураспада более 10 19 лет, что более чем в миллиард раз дольше нынешнего возраста Вселенной . Как правило, элементы периода 6 сначала заполняют свои оболочки 6s , затем оболочки 4f, 5d и 6p, именно в таком порядке; однако есть исключения, например золото .
Характеристики
[ редактировать ]Этот период содержит лантаноиды , также известные как редкоземельные элементы . Многие лантаноиды известны своими магнитными свойствами, например неодим . Многие переходные металлы 6-го периода , например золото , очень ценны , однако многие другие металлы 6-го периода невероятно токсичны, например таллий . Период 6 содержит последний стабильный элемент – свинец . Все последующие элементы таблицы Менделеева радиоактивны . После висмута , период полураспада которого превышает 10 19 лет, полоний , астат и радон — одни из самых короткоживущих и редких известных элементов; По оценкам, в любой момент времени на Земле существует менее грамма астата. [1]
Атомные характеристики
[ редактировать ]Химический элемент Блокировать Электронная конфигурация 55 Cs Цезий S-блок [Это] 6 секунд 1 56 Нет Барий S-блок [Это] 6 секунд 2 57 La Лантан f-блок [а] [Машина] 5д 1 6 с 2 [б] 58 Этот Церий f-блок [Транспортное средство] 4f 1 5д 1 6 с 2 [б] 59 Пр Празеодим f-блок [Транспортное средство] 4f 3 6 с 2 60 Нд Неодим f-блок [Транспортное средство] 4f 4 6 с 2 61 вечера Прометий f-блок [Транспортное средство] 4f 5 6 с 2 62 см Самарий f-блок [Транспортное средство] 4f 6 6 с 2 63 Евросоюз европий f-блок [Транспортное средство] 4f 7 6 с 2 64 Б-г Гадолиний f-блок [Транспортное средство] 4f 7 5д 1 6 с 2 [б] 65 Тб Тербий f-блок [Транспортное средство] 4f 9 6 с 2 66 Те Диспрозий f-блок [Транспортное средство] 4f 10 6 с 2 67 К Гольмий f-блок [Транспортное средство] 4f 11 6 с 2 68 Является Эрбий f-блок [Транспортное средство] 4f 12 6 с 2 69 Тм Тулий f-блок [Транспортное средство] 4f 13 6 с 2 70 Ыб Иттербий f-блок [Транспортное средство] 4f 14 6 с 2 71 Лу Париж d-блок [а] [Транспортное средство] 4f 14 5д 1 6 с 2 72 хф Гафний d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 2 6 с 2 73 Облицовка Тантал d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 3 6 с 2 74 В вольфрам d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 4 6 с 2 75 Ре Рений d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 5 6 с 2 76 Ты Осмий d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 6 6 с 2 77 И Иридий d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 7 6 с 2 78 Пт Платина d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 9 6 с 1 [б] 79 В Золото d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 1 [б] 80 ртуть Меркурий d-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 2 81 Тл Таллий p-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 2 6р 1 82 Pb Вести p-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 2 6р 2 83 С Висмут p-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 2 6р 3 84 Po Полоний p-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 2 6р 4 85 В Астатин p-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 2 6р 5 86 Рн Радон p-блок [Транспортное средство] 4f 14 5д 10 6 с 2 6р 6
- а Во многих таблицах Менделеева f-блок ошибочно сдвинут на один элемент вправо, так что лантан и актиний становятся элементами d-блока, а Ce–Lu и Th–Lr образуют f-блок, разрывая d-блок на два. очень неровные порции. Это пережиток ранних ошибочных измерений электронных конфигураций. [2] Лев Ландау и Евгений Лифшиц отметили в 1948 году, что лютеций не является элементом f-блока, [3] и с тех пор физические, химические и электронные данные в подавляющем большинстве подтвердили, что f-блок содержит элементы La–Yb и Ac–No, [2] [4] как показано здесь и подтверждается отчетами Международного союза теоретической и прикладной химии за 1988 год. [4] и 2021 год. [5]
- б Исключение из правила Маделунга .
элементы S-блока
[ редактировать ]Цезий
[ редактировать ]Цезий или цезий [примечание 1] — химический элемент с символом Cs и атомным номером 55. Это мягкий серебристо-золотой щелочной металл с температурой плавления 28 °C (82 °F), что делает его одним из пяти элементарных металлов, которые являются жидкими при температуре плавления 28 °C (82 °F). (или около) комнатной температуры . [примечание 2] Цезий является щелочным металлом и имеет физические и химические свойства, подобные свойствам рубидия и калия . Металл чрезвычайно реакционноспособен и пирофорен , реагируя с водой даже при температуре -116 ° C (-177 ° F). Это наименее электроотрицательный элемент, имеющий стабильный изотоп цезий-133. Цезий добывается главным образом из поллуцита , а радиоизотопы , особенно цезий-137 , продукт деления , извлекается из отходов, образующихся в ядерных реакторах .
Два немецких химика, Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф , открыли цезий в 1860 году с помощью недавно разработанного метода пламенной спектроскопии . Первые небольшие применения цезия были в качестве « поглотителя » в электронных лампах и фотоэлектрических элементах . В 1967 году определенная частота из спектра излучения цезия-133 была выбрана для использования в определении секунды в Международной системе единиц . С тех пор цезий широко используется в атомных часах .
С 1990-х годов наибольшее применение этого элемента было в качестве формиата цезия для буровых растворов . Он имеет широкий спектр применений в производстве электроэнергии, в электронике и химии. Радиоактивный изотоп цезий-137 имеет период полураспада около 30 лет и используется в медицине, промышленных датчиках и гидрологии. Хотя этот элемент лишь умеренно токсичен, он является опасным материалом, как и металл, а его радиоизотопы представляют высокий риск для здоровья в случае выбросов радиоактивности.
Барий
[ редактировать ]Барий — химический элемент с символом Ba и атомным номером 56. Это пятый элемент в группе 2, мягкий серебристый металлический щелочноземельный металл . Барий никогда не встречается в природе в чистом виде из-за его реакционной способности с воздухом . Его оксид исторически известен как барит, но он реагирует с водой и углекислым газом и не встречается в виде минерала. Наиболее распространенными природными минералами являются очень нерастворимый сульфат бария BaSO 4 ( барит ) и карбонат бария BaCO 3 ( витерит ). Название бария происходит от греческого слова барис (βαρύς), что означает «тяжелый», что указывает на высокую плотность некоторых распространенных барийсодержащих руд.
Барий имеет мало промышленного применения, но исторически этот металл использовался для удаления воздуха в вакуумных лампах . Соединения бария придают огню зеленый цвет и используются в фейерверках. Сульфат бария используется из-за его плотности, нерастворимости и непрозрачности для рентгеновских лучей. Он используется в качестве нерастворимой тяжелой добавки к буровому раствору нефтяных скважин, а в более чистой форме - как рентгеноконтрастный агент для визуализации желудочно-кишечного тракта человека. Растворимые соединения бария ядовиты из-за выделения растворимого иона бария и используются в качестве родентицидов. Продолжаются поиски новых способов применения бария. Это компонент некоторых «высокотемпературных» YBCO сверхпроводников и электрокерамики.
элементы f-блока (лантаниды)
[ редактировать ]Лантанид лантаноид или номенклатура ( ИЮПАК ) [10] Серия включает пятнадцать металлических химических элементов с атомными номерами от 57 до 71, от лантана до лютеция . [1] : 240 [11] [12] Эти пятнадцать элементов, наряду с химически близкими элементами скандием и иттрием , часто называют редкоземельными элементами .
Неофициальный химический символ Ln используется в общих обсуждениях химии лантаноидов. Все лантаноиды, кроме одного, являются элементами f-блока , что соответствует заполнению электронной оболочки 4f ; лантан , элемент d-блока , также обычно считается лантанидом из-за его химического сходства с остальными четырнадцатью. Все элементы лантаноидов образуют трехвалентные катионы Ln. 3+ , химия которого во многом определяется ионным радиусом , который неуклонно уменьшается от лантана к лютецию.
| Химический элемент | La | Этот | Пр | Нд | вечера | см | Евросоюз | Б-г | Тб | Те | К | Является | Тм | Ыб | Лу |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Атомный номер | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 |
| Изображение |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  |  | |
| Плотность (г/см 3 ) | 6.162 | 6.770 | 6.77 | 7.01 | 7.26 | 7.52 | 5.244 | 7.90 | 8.23 | 8.540 | 8.79 | 9.066 | 9.32 | 6.90 | 9.841 |
| Температура плавления (°С) | 920 | 795 | 935 | 1024 | 1042 | 1072 | 826 | 1312 | 1356 | 1407 | 1461 | 1529 | 1545 | 824 | 1652 |
| атома Электронная конфигурация * | 5д 1 | 4 ж 1 5д 1 | 4 ж 3 | 4 ж 4 | 4 ж 5 | 4 ж 6 | 4 ж 7 | 4 ж 7 5д 1 | 4 ж 9 | 4 ж 10 | 4 ж 11 | 4 ж 12 | 4 ж 13 | 4 ж 14 | 4 ж 14 5д 1 |
| Лн 3+ электронная конфигурация* [13] | 4 ж 0 [14] | 4 ж 1 | 4 ж 2 | 4 ж 3 | 4 ж 4 | 4 ж 5 | 4 ж 6 | 4 ж 7 | 4 ж 8 | 4 ж 9 | 4 ж 10 | 4 ж 11 | 4 ж 12 | 4 ж 13 | 4 ж 14 |
| Лн 3+ радиус ( пм ) [15] | 103 | 102 | 99 | 98.3 | 97 | 95.8 | 94.7 | 93.8 | 92.3 | 91.2 | 90.1 | 89 | 88 | 86.8 | 86.1 |
- Между начальным [Xe] и конечными шестёрками 2 электронные оболочки
Лантаноидные элементы — это группа элементов, атомный номер которых увеличивается от 57 (лантан) до 71 (лютеций). Они называются лантанидами, потому что более легкие элементы этого ряда химически подобны лантану . Строго говоря, и лантан, и лютеций были отнесены к элементам группы 3 , поскольку оба они имеют по одному валентному электрону в d-оболочке. Однако оба элемента часто включаются в любое общее обсуждение химии элементов-лантанидов.
В представлениях Менделеева лантаноиды таблицы и актиниды обычно отображаются в виде двух дополнительных строк под основной частью таблицы. [1] с заполнителями или выбранным отдельным элементом каждой серии ( лантан или лютеций и актиний или лоуренсий соответственно), показанными в одной ячейке основной таблицы, между барием и гафнием , а также радием и резерфордием соответственно. Это соглашение полностью зависит от эстетики и практичности форматирования; в редко используемой широкоформатной таблице Менделеева ряды лантаноидов и актинидов вставляются на свои места, как части шестой и седьмой строк (периодов) таблицы.
элементы d-блока
[ редактировать ]Париж
[ редактировать ]Лютеций ( / l juː ˈ t iː ʃ i ə m / lew -TEE -shee-əm ) — химический элемент с символом Lu и атомным номером 71. Это последний элемент в ряду лантаноидов , который наряду с лантаноидом Сокращение объясняет несколько важных свойств лютеция, например, его самую высокую твердость и плотность среди лантаноидов. В отличие от других лантаноидов, которые лежат в f-блоке таблицы Менделеева , этот элемент лежит в d-блоке ; однако лантан иногда помещают в позицию лантаноида d-блока. По химическому составу лютеций является типичным лантаноидом: его единственная общая степень окисления +3, наблюдаемая в его оксиде, галогенидах и других соединениях. В водном растворе, как и соединения других поздних лантаноидов, растворимые соединения лютеция образуют комплекс с девятью молекулами воды.
Лютеций был независимо открыт в 1907 году французским учёным Жоржем Урбеном , австрийским минералогом бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом и американским химиком Чарльзом Джеймсом . Все эти люди обнаружили лютеций как примесь в минерале иттербии , который, как ранее считалось, полностью состоит из иттербия. Спор о приоритете открытия произошел вскоре после этого: Урбен и фон Вельсбах обвинили друг друга в публикации результатов под влиянием опубликованных исследований друг друга; Честь названия досталась Урбену, поскольку он ранее опубликовал свои результаты. Он выбрал для нового элемента название лютеций, но в 1949 году написание 71-го элемента было изменено на лютеций. В 1909 году приоритет наконец был предоставлен Урбену и его имена были приняты в качестве официальных; однако название «кассиопей» (или позже «кассиопий») для элемента 71, предложенное фон Вельсбахом, использовалось многими немецкими учеными до 1950-х годов. Как и другие лантаноиды, лютеций является одним из элементов, которые традиционно включались в классификацию». Редкие земли ».
Лютеций редок и дорог; следовательно, у него мало конкретных применений. Например, радиоактивный изотоп лютеций-176 используется в ядерных технологиях для определения возраста метеоритов . Лютеций обычно встречается в сочетании с элементом иттрием и иногда используется в металлических сплавах и в качестве катализатора в различных химических реакциях. 177 Лу- ДОТА-ТАТЕ применяют для радионуклидной терапии (см. Ядерная медицина ) нейроэндокринных опухолей.
Гафний
[ редактировать ]Гафний — химический элемент с символом Hf и атомным номером 72. Блестящий , серебристо-серый, четырехвалентный переходный металл , гафний химически похож на цирконий и встречается в циркониевых минералах . Его существование было предсказано Дмитрием Менделеевым в 1869 году. Гафний был предпоследним стабильным изотопным открытым элементом ( рений был идентифицирован двумя годами позже). Гафний назван в честь Hafnia , латинского названия Копенгагена , где он был обнаружен.
Гафний используется в нитях накала и электродах. В некоторых процессах производства полупроводников его оксид используется для интегральных схем с длиной элемента 45 нм и меньшей длиной. Некоторые суперсплавы, используемые для специальных применений, содержат гафний в сочетании с ниобием , титаном или вольфрамом .
гафния захвата нейтронов Большое сечение нейтронов делает его хорошим материалом для поглощения в регулирующих стержнях , атомных электростанций но в то же время требует его удаления из нейтронно-прозрачных, коррозионно-стойких циркониевых сплавов, используемых в ядерных реакторах.
Тантал
[ редактировать ]Тантал — химический элемент с символом Та и атомным номером 73. Ранее известный как тантал , название происходит от Тантала , персонажа из греческой мифологии. [16] Тантал — редкий, твердый, сине-серый, блестящий переходный металл , обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он входит в группу тугоплавких металлов , которые широко используются в качестве второстепенного компонента в сплавах. Химическая инертность тантала делает его ценным веществом для лабораторного оборудования и заменителем платины , но сегодня его основное применение — танталовые конденсаторы в электронном оборудовании, таком как мобильные телефоны , DVD-плееры , игровые системы и компьютеры .Тантал всегда вместе с химически близким ниобием встречается в минералах танталите , колумбите и колтане (смесь колумбита и танталита).
вольфрам
[ редактировать ]Вольфрам , также известный как вольфрам , представляет собой химический элемент с химическим символом W и атомным номером 74. Слово вольфрам происходит от шведского языка tung sten, который напрямую переводится как тяжелый камень , [17] хотя название по-шведски — вольфрам , чтобы отличить его от шеелита , который по-шведски также называется вольфрамом .
Твердый и редкий металл в обычных условиях в несвязанном виде, вольфрам в природе встречается на Земле только в химических соединениях. Он был идентифицирован как новый элемент в 1781 году и впервые выделен как металл в 1783 году. Его важные руды включают вольфрамит и шеелит . Свободный элемент примечателен своей прочностью, особенно тем, что он имеет самую высокую температуру плавления среди всех нелегированных металлов и вторую по величине из всех элементов после углерода . Также примечательна его высокая плотность, в 19,3 раза превышающая плотность воды, что сравнимо с плотностью урана и золота и намного выше (около 1,7 раза), чем у свинца . [18] Вольфрам с небольшим количеством примесей часто бывает хрупким. [19] и тяжело , что затрудняет работу . Однако очень чистый вольфрам, хотя и твердый, более пластичен , и его можно резать ножовкой из твердой стали . [20]
Нелегированная элементарная форма используется в основном в электротехнике. Многие сплавы вольфрама имеют множество применений, в первую очередь в нитях ламп накаливания , рентгеновских трубках (как нити накала, так и мишени), электродах для сварки TIG и суперсплавах . вольфрама Твердость и высокая плотность позволяют использовать его в военных целях для изготовления проникающих снарядов . Соединения вольфрама чаще всего используются в промышленности в качестве катализаторов .
Вольфрам — единственный металл третьего переходного ряда, который, как известно, встречается в биомолекулах , где он используется в нескольких видах бактерий. Это самый тяжелый элемент, который, как известно, используется любым живым организмом. Вольфрам нарушает метаболизм молибдена и меди и в некоторой степени токсичен для животных. [21] [22]
Рений
[ редактировать ]Рений — химический элемент с символом Re и атомным номером 75. Это серебристо-белый, тяжелый переходный металл третьего ряда в 7-й группе периодической таблицы . в Рений, средняя концентрация которого оценивается 1 часть на миллиард (ppb), является одним из самых редких элементов в земной коре . Свободный элемент имеет третью по величине температуру плавления и самую высокую температуру кипения среди всех элементов. Рений по химическому составу похож на марганец и получается как побочный продукт добычи и переработки молибденовых и медных руд. Рений в своих соединениях проявляет широкий спектр степеней окисления от -1 до +7.
Рений, открытый в 1925 году, был последним стабильным элементом открытым . Он был назван в честь реки Рейн в Европе.
никеля рения на основе Суперсплавы используются в камерах сгорания, лопатках турбин и выхлопных соплах реактивных двигателей . Эти сплавы содержат до 6% рения, что делает строительство реактивных двигателей крупнейшим разовым применением этого элемента с каталитическим применением в химической промышленности. быть следующим по важности. Из-за низкой доступности по сравнению со спросом рений является одним из самых дорогих металлов, его средняя цена по примерно 4575 долларов США за килограмм состоянию на август 2011 года составляла (142,30 доллара США за тройскую унцию); он также имеет решающее стратегическое военное значение из-за его использования в высокопроизводительных военных реактивных и ракетных двигателях. [23]
Осмий
[ редактировать ]Осмий — химический элемент с символом Os и атомным номером 76. Это твердый, хрупкий, сине-серый или сине-черный металл семейства платины , самый плотный природный элемент с плотностью 22,59 переходный г/см. 3 (немного больше, чем у иридия и вдвое больше, чем у свинца ). В природе встречается в виде сплава, преимущественно в платиновых рудах; его сплавы с платиной , иридием и другими металлами платиновой группы используются в наконечниках перьевых ручек , электрических контактах и других устройствах, где необходимы исключительная долговечность и твердость. [24]
Иридий
[ редактировать ]Иридий — это химический элемент с атомным номером 77, который обозначается символом Ir . Очень твердый, хрупкий, серебристо-белый переходный металл семейства платины . Иридий является вторым по плотности элементом (после осмия ) и наиболее устойчивым к коррозии металлом даже при температурах до 2000 °C. Хотя только некоторые расплавленные соли и галогены вызывают коррозию твердого иридия, мелкодисперсная иридиевая пыль гораздо более реакционноспособна и может быть легковоспламеняющейся.
Иридий был открыт в 1803 году среди нерастворимых примесей в природной платине . Смитсон Теннант , первооткрыватель, назвал иридий в честь богини Ирис , олицетворения радуги, из-за ярких и разнообразных цветов его солей. Иридий — один из самых редких элементов в земной коре , годовое производство и потребление которого составляет всего три тонны . 191
Ир и 193
Ir — единственные два встречающихся в природе изотопа иридия, а также единственные стабильные изотопы ; последний является более обильным из двух.
Наиболее важными используемыми соединениями иридия являются соли и кислоты, которые он образует с хлором , хотя иридий также образует ряд металлоорганических соединений, используемых в промышленном катализе и в исследованиях. Металлический иридий используется, когда необходима высокая коррозионная стойкость при высоких температурах, например, в высококачественных свечах зажигания , тиглях для перекристаллизации полупроводников при высоких температурах и электродах для производства хлора в хлорщелочном процессе . Радиоизотопы иридия используются в некоторых радиоизотопных термоэлектрических генераторах .
Иридий встречается в метеоритах в количествах, намного превышающих его среднее содержание в земной коре. По этой причине необычно высокое содержание иридия в слое глины на границе мела и палеогена породило гипотезу Альвареса о том, что удар массивного внеземного объекта вызвал вымирание динозавров и многих других видов 66 миллионов лет назад. Считается, что общее количество иридия на планете Земля намного выше, чем наблюдается в горных породах земной коры, но, как и в случае с другими металлами платиновой группы, высокая плотность и склонность иридия связываться с железом привели к тому, что большая часть иридия опустилась под кору. когда планета была молодой и еще расплавленной.
Платина
[ редактировать ]Платина — химический элемент с химическим символом Pt и атомным номером 78.
Его название происходит от испанского термина platina , что буквально переводится как «маленькое серебро». [25] [26] Это плотный , ковкий , пластичный , драгоценный серо-белого цвета переходный металл .
Платина имеет шесть природных изотопов . Это один из самых редких элементов в земной коре , его среднее содержание составляет около 5 мкг/кг. Это наименее реакционноспособный металл . Он встречается в некоторых никелевых и медных рудах, а также в некоторых местных месторождениях, в основном в Южной Африке, на долю которой приходится 80% мирового производства.
Как член платиновой группы элементов, а также группы 10 периодической таблицы элементов , платина обычно нереакционноспособна. Он демонстрирует замечательную устойчивость к коррозии даже при высоких температурах и поэтому считается благородным металлом . В результате платина часто оказывается химически несвязанной, как самородная платина. Поскольку в природе он встречается в аллювиальных песках различных рек, его впервые использовали аборигены Южной Америки доколумбовой эпохи для изготовления артефактов. О нем упоминалось в европейских писаниях еще в 16 веке, но только когда Антонио де Уллоа опубликовал отчет о новом металле колумбийского происхождения в 1748 году, ученые начали его исследовать.
Платина используется в каталитических нейтрализаторах , лабораторном оборудовании, электрических контактах и электродах , платиновых термометрах сопротивления , стоматологическом оборудовании и ювелирных изделиях. Поскольку ежегодно производится всего несколько сотен тонн, это дефицитный материал и очень ценный. Будучи тяжелым металлом , он приводит к проблемам со здоровьем при воздействии его солей, но из-за своей коррозионной стойкости он не так токсичен, как некоторые металлы. [27] Его соединения, особенно цисплатин , применяются в химиотерапии некоторых видов рака. [28]
Золото
[ редактировать ]Золото – плотный, мягкий, блестящий, ковкий и пластичный металл. Это химический элемент с символом Au и атомным номером 79.
Чистое золото имеет ярко-желтый цвет и блеск, традиционно считающийся привлекательным, который сохраняется без окисления на воздухе или в воде. С химической точки зрения золото является переходным металлом и элементом 11-й группы . Это один из наименее реакционноспособных химических элементов, твердых при стандартных условиях. Поэтому металл часто встречается в свободной элементарной (самородной) форме в виде самородков или зерен в горных породах, жилах и аллювиальных отложениях . Реже он встречается в минералах в виде соединений золота, обычно с теллуром .
Золото устойчиво к воздействию отдельных кислот, но его можно растворить царской водкой (нитросоляной кислотой ), названной так потому, что она растворяет золото. Золото также растворяется в щелочных растворах цианидов , которые используются в горнодобывающей промышленности. Золото растворяется в ртути , образуя амальгамные сплавы. Золото нерастворимо в азотной кислоте , которая растворяет серебро и недрагоценные металлы ; это свойство издавна использовалось для подтверждения присутствия золота в предметах, что привело к появлению термина « кислотный тест» .
Золото было ценным и очень востребованным драгоценным металлом для чеканки монет , ювелирных изделий и других предметов искусства задолго до начала письменной истории . Золотые стандарты были общей основой денежно-кредитной политики на протяжении всей истории человечества. [ нужна ссылка ] их вытеснила бумажная валюта позже, начиная с 1930-х годов, . Последние золотые сертификаты и золотые монеты были выпущены в США в 1932 году. В Европе большинство стран отказались от золотого стандарта с началом Первой мировой войны в 1914 году и, имея огромные военные долги, не смогли вернуться к золоту как средству платежа. обмен.
Всего за всю историю человечества по состоянию на 2009 год было добыто 165 000 тонн золота. [29] Это примерно эквивалентно 5,3 млрд тройских унций или, по объёму, около 8500 м3. 3 , или куб со стороной 20,4 м. Мировое потребление нового произведенного золота составляет около 50% в ювелирном деле, 40% в инвестициях и 10% в промышленности. [30]
Помимо своих широко распространенных денежных и символических функций, золото имеет множество практических применений в стоматологии , электронике и других областях. Его высокая ковкость , пластичность , устойчивость к коррозии и большинству других химических реакций, а также проводимость электричества привели к многочисленным применениям золота, включая электропроводку , производство цветного стекла и даже употребление в пищу сусального золота .
Утверждалось, что большая часть золота Земли находится в ее ядре, поскольку высокая плотность металла заставила его утонуть там в молодости планеты. Считается, что практически все золото, обнаруженное человечеством, было позднее отложено метеоритами , содержащими этот элемент. Это предположительно объясняет, почему в доисторические времена золото появлялось на поверхности земли в виде самородков. [31] [32] [33] [34] [35]
Меркурий
[ редактировать ]Ртуть — это химический элемент с символом Hg и атомным номером 80. Он также известен как ртуть или гидраргирум (греческое « гидр- » вода и « аргирос » серебро ). Тяжелый серебристый элемент с d-блоком , ртуть — единственный металл, который находится в жидком состоянии при стандартных условиях температуры и давления ; единственный другой элемент, который является жидким в этих условиях, — это бром , хотя такие металлы, как цезий , франций , галлий и рубидий, плавятся при температуре чуть выше комнатной. С температурой замерзания -38,83 °C и температурой кипения 356,73 °C ртуть имеет один из самых узких диапазонов жидкого состояния среди всех металлов. [36] [37] [38]
Ртуть встречается в месторождениях по всему миру в основном в виде киновари ( сульфида ртути ). Красный пигмент киновари в основном получают путем восстановления киновари. Киноварь очень токсична при проглатывании или вдыхании пыли. Отравление ртутью также может возникнуть в результате воздействия водорастворимых форм ртути (таких как хлорид сулемы или метилртуть ), вдыхания паров ртути или употребления в пищу морепродуктов, загрязненных ртутью.
Ртуть используется в термометрах , барометрах , манометрах , сфигмоманометрах , поплавковых клапанах , ртутных переключателях хотя опасения по поводу токсичности элемента привели к тому, что ртутные термометры и сфигмоманометры в клинических условиях в значительной степени вытесняются спиртосодержащими и других устройствах , галинстановыми . заполненные, цифровые или термисторные приборы. Он по-прежнему используется в научных исследованиях и в производстве амальгамного материала для реставрации зубов . Он используется в освещении: электричество, пропущенное через пары ртути в люминофорной трубке, производит коротковолновый ультрафиолетовый свет люминофора , который затем вызывает флуоресценцию , создавая видимый свет.
элементы p-блока
[ редактировать ]Таллий
[ редактировать ]Таллий — это химический элемент с символом Tl и атомным номером 81. Этот другой металл мягкого серого цвета напоминает олово , но обесцвечивается на воздухе. Два химика Уильям Крукс и Клод-Огюст Лами независимо друг от друга открыли таллий в 1861 году с помощью недавно разработанного метода пламенной спектроскопии . Оба обнаружили новый элемент в остатках производства серной кислоты .
Примерно 60–70% производимого таллия используется в электронной промышленности , остальная часть — в фармацевтической промышленности и производстве стекла . [39] Он также используется в инфракрасных детекторах . Таллий очень токсичен и использовался в крысиных ядах и инсектицидах . Его использование было сокращено или прекращено во многих странах из-за его неселективной токсичности. Из-за использования в целях убийства таллий получил прозвища «Яд отравителя» и «Порошок по наследству» (наряду с мышьяком ). [40]
Вести
[ редактировать ]Свинец основной группы — это элемент в группе углерода с символом Pb (от латинского слова « plumbum » ) и атомным номером 82. Свинец — это другой мягкий, податливый металл . Он также считается одним из тяжелых металлов . Металлический свинец имеет голубовато-белый цвет после свежей резки, но вскоре тускнеет до тускло-сероватого цвета на воздухе. Свинец имеет блестящий хромово-серебряный блеск, когда он расплавлен в жидкость.
Свинец используется в строительстве зданий, свинцово-кислотных аккумуляторах , пулях и дробях , гирях, в составе припоев , оловянных олов , легкоплавких сплавов и в качестве радиационной защиты . Свинец имеет самый высокий атомный номер среди всех стабильных элементов , хотя следующий по более высокому элементу, висмут , имеет период полураспада , который настолько велик (намного дольше, чем возраст Вселенной), что его можно считать стабильным. Его четыре стабильных изотопа имеют 82 протона , магическое число в модели ядерной оболочки атомных ядер .
Свинец при определенных уровнях воздействия является ядовитым веществом как для животных, так и для человека. Он повреждает нервную систему и вызывает расстройства головного мозга . Избыток свинца также вызывает заболевания крови у млекопитающих. Как и ртуть , еще один тяжелый металл, свинец является нейротоксином , который накапливается как в мягких тканях, так и в костях. Отравление свинцом было зарегистрировано в Древнем Риме , Древней Греции и Древнем Китае .
Висмут
[ редактировать ]Висмут — это химический элемент с символом Bi и атомным номером 83. Висмут, другой трехвалентный металл , по химическому составу похож на мышьяк и сурьму . Элементарный висмут может встречаться в природе в несвязанном виде, хотя его сульфид и оксид образуют важные промышленные руды. составляет Плотность свободного элемента 86% плотности свинца . Это хрупкий металл серебристо-белого цвета в свежем состоянии, но на воздухе его часто можно увидеть с розовым оттенком из-за поверхностного оксида. Металлический висмут известен с древних времен, хотя до 18 века его часто путали со свинцом и оловом, каждый из которых обладает некоторыми общими физическими свойствами висмута. Этимология неясна, но, возможно, происходит от арабского слова «биисмид», что означает «обладать свойствами сурьмы». [41] или немецкие слова weisse Mass или Wismuth, означающие «белая месса». [42]
Висмут является наиболее естественным диамагнитным из всех металлов, и только ртуть имеет более низкую теплопроводность .
Висмут традиционно считался самым тяжелым природным стабильным элементом с точки зрения атомной массы. Однако недавно было обнаружено, что он очень малорадиоактивен: его единственный первичный изотоп висмут-209 распадается посредством альфа-распада на таллий-205 с периодом полураспада , более чем в миллиард раз превышающим предполагаемый возраст Вселенной . [43]
Соединения висмута (составляющие около половины производства висмута) используются в косметике , пигментах и некоторых фармацевтических препаратах. Висмут обладает необычно низкой токсичностью для тяжелого металла. Поскольку в последние годы токсичность свинца стала более очевидной, использование сплавов металлического висмута (в настоящее время около трети производства висмута) в качестве замены свинца становится все более важной частью коммерческого значения висмута.
Полоний
[ редактировать ]Полоний — химический элемент с символом Po и атомным номером 84, открытый в 1898 году Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри . Редкий и высокорадиоактивный элемент , полоний химически подобен висмуту. [44] и теллур , встречается в урановых рудах . Полоний изучался на предмет возможного использования для обогрева космических кораблей . Поскольку он нестабилен, все изотопы полония радиоактивны. Существуют разногласия относительно того, является ли полоний постпереходным металлом или металлоидом . [45] [46]
Астатин
[ редактировать ]Астат — радиоактивный химический элемент с символом At и атомным номером 85. Он возникает на Земле только в результате распада более тяжелых элементов и быстро распадается, поэтому об этом элементе известно гораздо меньше, чем о его верхних соседях в периодической системе. стол . Более ранние исследования показали, что этот элемент следует периодическим тенденциям, будучи самым тяжелым из известных галогенов , причем температуры плавления и кипения выше, чем у более легких галогенов.
До недавнего времени большинство химических характеристик астата определялось путем сравнения с другими элементами; однако важные исследования уже были проведены. Основное различие между астатом и йодом состоит в том, что молекула HAt химически представляет собой гидрид, а не галогенид ; однако, как и более легкие галогены, известно, что он образует ионные астатиды с металлами. Связи с неметаллами приводят к положительным степеням окисления , причем +1 лучше всего проявляется у моногалогенидов и их производных, тогда как более высокие степени характеризуются связью с кислородом и углеродом. Попытки синтезировать фторид астата не увенчались успехом. Второй по продолжительности жизни астат-211 — единственный, который нашел коммерческое применение, поскольку он полезен в качестве альфа-излучателя в медицине; однако используются лишь крайне малые количества, а в больших он очень опасен, так как сильно радиоактивен.
Астат был впервые получен Дейлом Р. Корсоном , Кеннетом Россом Маккензи и Эмилио Сегре в Калифорнийском университете в Беркли в 1940 году. Три года спустя он был найден в природе; однако, при оценочном количестве менее 28 граммов (1 унции) в данный момент, астат является наименее распространенным элементом в земной коре среди нетрансурановых элементов . Среди изотопов астата четыре (с массовыми числами 215, 217, 218 и 219) присутствуют в природе в результате распада более тяжелых элементов; однако наиболее стабильный астат-210 и промышленно используемый астат-211 таковыми не являются.
Радон
[ редактировать ]Радон — химический элемент с символом Rn и атомным номером 86. Это радиоактивное вещество , бесцветное, без запаха и вкуса. [47] благородный газ , встречающийся в природе как продукт распада урана или тория . Его самый стабильный изотоп , 222 Rn имеет период полураспада 3,8 дня. Радон – одно из самых плотных веществ, которое остается газом при обычных условиях . Это также единственный газ, который радиоактивен при нормальных условиях и считается опасным для здоровья из-за своей радиоактивности. Интенсивная радиоактивность также затрудняла химические исследования радона, и известно лишь несколько его соединений.
Радон образуется как часть нормальной цепи радиоактивного распада урана и тория. Уран и торий существуют с момента образования Земли, и их наиболее распространенный изотоп имеет очень длительный период полураспада (14,05 миллиарда лет). Уран и торий, радий и, следовательно, радон будут продолжать встречаться в течение миллионов лет примерно в тех же концентрациях, что и сейчас. [48] По мере распада радиоактивного газа радона образуются новые радиоактивные элементы, называемые дочерними элементами радона или продуктами распада. Дочери радона представляют собой твердые вещества и прилипают к поверхностям, например, к частицам пыли в воздухе. При вдыхании загрязненной пыли эти частицы могут прилипать к дыхательным путям легких и повышать риск развития рака легких. [49]
Радон является причиной большей части облучения населения ионизирующим излучением . человека Часто это самый большой вклад в дозу фоновой радиации , и ее величина наиболее варьируется от места к месту. Газ радон из природных источников может накапливаться в зданиях, особенно в закрытых помещениях, таких как чердаки и подвалы. Его также можно найти в некоторых родниковых водах и горячих источниках. [50]
Эпидемиологические исследования показали четкую связь между вдыханием высоких концентраций радона и заболеваемостью раком легких . Таким образом, радон считается серьезным загрязнителем, влияющим на качество воздуха в помещениях во всем мире. По данным Агентства по охране окружающей среды США , радон является второй наиболее частой причиной рака легких после курения сигарет, вызывая 21 000 смертей от рака легких в год в Соединенных Штатах . Около 2900 из этих смертей происходят среди людей, которые никогда не курили. По оценкам Агентства по охране окружающей среды, радон является второй по частоте причиной рака легких, но среди некурящих он является причиной номер один. [51]
Биологическая роль
[ редактировать ]Из элементов периода 6 только вольфрам и ранние лантаноиды. [52] известно, что они играют какую-либо биологическую роль в организмах, да и то только у низших организмов (не млекопитающих). Однако золото, платина, ртуть и некоторые лантаноиды, такие как гадолиний, находят применение в качестве лекарств.
Токсичность
[ редактировать ]Большинство элементов периода 6 токсичны (например, свинец) и вызывают отравление тяжелыми элементами . Прометий, полоний, астат и радон радиоактивны и поэтому представляют радиоактивную опасность.
Примечания
[ редактировать ]- ^ Цезий — это написание, рекомендованное Международным союзом теоретической и прикладной химии (IUPAC). [6] Американское химическое общество (ACS) использует написание цезий с 1921 года. [7] [8] следуя Новому международному словарю Вебстера . Элемент был назван в честь латинского слова caesius , что означает «голубовато-серый». Дополнительные объяснения правописания можно найти на сайте ae/oe vs e .
- ^ Наряду с рубидием (39 ° C [102 ° F]), францием (оценка 27 ° C [81 ° F]), ртутью (-39 ° C [-38 ° F]) и галлием (30 ° C [ 86 °F]); бром также является жидким при комнатной температуре (плавится при -7,2 °C, 19 °F), но это галоген , а не металл. [9]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б с Грей, Теодор (2009). Элементы: визуальное исследование каждого известного атома во Вселенной . Нью-Йорк: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2 .
- ^ Перейти обратно: а б Уильям Б. Дженсен (1982). «Положения лантана (актиния) и лютеция (лоуренция) в периодической таблице». Дж. Хим. Образование . 59 (8): 634–636. Бибкод : 1982JChEd..59..634J . дои : 10.1021/ed059p634 .
- ^ Л. Д. Ландау , Е. М. Лифшиц (1958). Квантовая механика: нерелятивистская теория . Том. 3 (1-е изд.). Пергамон Пресс . стр. 256–7.
- ^ Перейти обратно: а б Флак, Э. (1988). «Новые обозначения в таблице Менделеева» (PDF) . Чистое приложение. хим. 60 (3): 431–436. дои : 10.1351/pac198860030431 . S2CID 96704008 . Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2012 года . Проверено 24 марта 2012 г.
- ^ Шерри, Эрик (18 января 2021 г.). «Предварительный отчет о дискуссиях по группе 3 периодической таблицы» (PDF) . Химия Интернэшнл . 43 (1): 31–34. дои : 10.1515/ci-2021-0115 . S2CID 231694898 . Архивировано (PDF) из оригинала 13 апреля 2021 года . Проверено 9 апреля 2021 г.
- ^ Международный союз теоретической и прикладной химии (2005). Номенклатура неорганической химии (Рекомендации ИЮПАК 2005 г.). Кембридж (Великобритания): RSC – IUPAC . ISBN 0-85404-438-8 . стр. 248–49. Электронная версия. .
- ^ Когхилл, Энн М.; Гарсон, Лоррин Р., ред. (2006). Руководство по стилю ACS: эффективная передача научной информации (3-е изд.). Вашингтон, округ Колумбия: Американское химическое общество. п. 127 . ISBN 978-0-8412-3999-9 .
- ^ Коплен, ТБ; Пейзер, HS (1998). «История рекомендуемых значений атомного веса с 1882 по 1997 год: сравнение различий от текущих значений с предполагаемыми неопределенностями более ранних значений» (PDF) . Чистое приложение. Хим . 70 (1): 237–257. дои : 10.1351/pac199870010237 . S2CID 96729044 .
- ^ «Периодическая таблица элементов WebElements» . Университет Шеффилда . Проверено 1 декабря 2010 г.
- ^ Текущая рекомендация IUPAC название «лантаноид» заключается в том, что следует использовать , а не «лантанид », поскольку суффикс «-ide» предпочтителен для отрицательных ионов , тогда как суффикс «-oid» указывает на сходство с одним из членов содержащего его семейства элементов. Тем не менее, лантаноиды по-прежнему отдаются предпочтение в большинстве (около 90%) научных статей и в настоящее время используются в Википедии. В старой литературе часто использовалось название «лантанон».
- ^ Лантаниды. Архивировано 11 сентября 2011 г. в Wayback Machine , Британская энциклопедия в Интернете.
- ^ Холден, Норман Э. и Коплен, Тайлер (январь – февраль 2004 г.). «Периодическая таблица элементов» . Химия Интернэшнл . 26 (1). ИЮПАК: 8. Архивировано из оригинала 17 февраля 2004 года . Проверено 23 марта 2010 г.
- ^ Уолтер Кехнер (2006). Твердотельная лазерная техника . Спрингер. стр. 47–. ISBN 978-0-387-29094-2 . Проверено 15 января 2012 г.
- ^ Лантан - Химическая энциклопедия - реакция, вода, элементы, металл, газ, название, атом . Chemistryexplained.com. Проверено 15 января 2012 г.
- ^ Гринвуд, Норман Н .; Эрншоу, Алан (1997). Химия элементов (2-е изд.). Баттерворт-Хайнеманн . п. 1233. ИСБН 978-0-08-037941-8 .
- ^ Еврипид , Орест
- ^ «Вольфрам» . Оксфордский словарь английского языка (онлайн-изд.). Издательство Оксфордского университета . (Требуется подписка или членство участвующей организации .)
- ^ Дэйнтит, Джон (2005). Факты о файловом словаре по химии (4-е изд.). Нью-Йорк: Книги с галочками. ISBN 978-0-8160-5649-1 .
- ^ Ласснер, Эрик; Шуберт, Вольф-Дитер (1999). «низкотемпературная хрупкость» . Вольфрам: свойства, химия, технология элемента, сплавы и химические соединения . Спрингер. стр. 20–21. ISBN 978-0-306-45053-2 .
- ^ Ствертка, Альберт (2002). Путеводитель по стихиям (2-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-515026-1 .
- ^ Макмастер Дж. и Энемарк Джон Х. (1998). «Активные центры молибден- и вольфрамсодержащих ферментов». Современное мнение в области химической биологии . 2 (2): 201–207. дои : 10.1016/S1367-5931(98)80061-6 . ПМИД 9667924 .
- ^ Хилле, Расс (2002). «Молибден и вольфрам в биологии». Тенденции биохимических наук . 27 (7): 360–367. дои : 10.1016/S0968-0004(02)02107-2 . ПМИД 12114025 .
- ^ «Рений» . MetalPrices.com . Проверено 2 февраля 2012 г.
- ^ Хаммонд «Осмий», CR, стр. 4–25 дюймов Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
- ^ "Платина (Pt)". Британская энциклопедия Интернет. Британская энциклопедия Inc., 2012. Интернет. 24 апреля 2012 г.
- ^ Харпер, Дуглас. «платина» . Интернет-словарь этимологии .
- ^ "Платина|" (PDF) .
- ^ Уит, Нью-Джерси; Уокер, С.; Крейг, GE; Оун, Р. (2010). «Состояние противораковых препаратов платины в клинике и клинических испытаниях» (PDF) . Транзакции Далтона . 39 (35): 8113–27. дои : 10.1039/C0DT00292E . hdl : 2123/14271 . ПМИД 20593091 .
- ^ Часто задаваемые вопросы Всемирного совета по золоту . www.gold.org
- ^ Сус, Энди (6 января 2011 г.). «Бум золотодобычи увеличивает риск загрязнения ртутью» . Продвинутые Медиа Солюшнс, Инк . Oilprice.com . Проверено 26 марта 2011 г.
- ^ «Метеориты доставили золото на Землю» . Новости Би-би-си . 08 сентября 2011 г.
- ^ «Откуда берется все золото Земли? Драгоценные металлы — результат метеоритной бомбардировки, как показывает анализ горных пород» .
- ^ http://www.ees.rochester.edu/ees119/reading2.pdf [ пустой URL PDF ]
- ^ «Метеоритный дождь пролил золото на древнюю Землю» . Хаффингтон Пост . 10 сентября 2011 г.
- ^ Уиллболд, Матиас; Эллиотт, Тим; Мурбат, Стивен (2011). «Изотопный состав вольфрама мантии Земли перед финальной бомбардировкой». Природа . 477 (7363): 195–198. Бибкод : 2011Natur.477..195W . дои : 10.1038/nature10399 . ПМИД 21901010 . S2CID 4419046 .
- ^ Сенезе, Ф. «Почему ртуть при STP является жидкостью?» . Общая химия онлайн в Государственном университете Фростбурга . Проверено 1 мая 2007 г.
- ^ Норрби, ЖЖ (1991). «Почему ртуть жидкая? Или почему релятивистские эффекты не попадают в учебники химии?». Журнал химического образования . 68 (2): 110. Бибкод : 1991ЖЧЭд..68..110Н . дои : 10.1021/ed068p110 .
- ^ Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. стр. 4.125–4.126. ISBN 0-8493-0486-5 .
- ^ «Химический информационный бюллетень — Таллий» . Лаборатории Спектр. Апрель 2001 г. Архивировано из оригинала 21 февраля 2008 г. Проверено 2 февраля 2008 г.
- ^ Хасан, Хизер (2009). Элементы бора: бор, алюминий, галлий, индий, таллий . Издательская группа Розен. п. 14. ISBN 978-1-4358-5333-1 .
- ^ Висмут . Веб-минерал. Проверено 17 декабря 2011 г.
- ^ Энтони, Джон В.; Бидо, Ричард А.; Блад, Кеннет В.; Николс, Монте К. (ред.). «Висмут» (PDF) . Справочник по минералогии . Том. I (Элементы, Сульфиды, Сульфосоли). Шантильи, Вирджиния, США: Минералогическое общество Америки. ISBN 978-0-9622097-0-3 . Проверено 5 декабря 2011 г.
- ^ Дюме, Белль (23 апреля 2003 г.). «Висмут бьет рекорд периода полураспада альфа-распада» . Физикавеб.
- ^ «Полоний» . Проверено 5 мая 2009 г.
- ^ Хоукс, Стивен Дж. (2010). «Полоний и астат не являются полуметаллами». Журнал химического образования . 87 (8): 783. Бибкод : 2010JChEd..87..783H . дои : 10.1021/ed100308w .
- ^ «Характеристика стихий» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Проверено 4 марта 2013 г.
- ^ Британская краткая энциклопедия . Британская энциклопедия: Цифровое обучение Британники. 2017 – через Credo Reference.
- ^ Токсилогический профиль радона. Архивировано 15 апреля 2016 г. в Wayback Machine , Агентство по регистрации токсичных веществ и заболеваний , Служба общественного здравоохранения США, в сотрудничестве с Агентством по охране окружающей среды США, декабрь 1990 г.
- ^ «Информационный бюллетень общественного здравоохранения о радоне – здравоохранение и социальные услуги» . Массовое правительство . Проверено 4 декабря 2011 г.
- ^ «Факты о радоне» . Факты о. Архивировано из оригинала 22 февраля 2005 г. Проверено 7 сентября 2008 г.
- ^ «Путеводитель по радону для граждан» . www.epa.gov . Агентство по охране окружающей среды США . 12 октября 2010 года . Проверено 29 января 2012 г.
- ^ Дауманн, Лена Дж. (25 апреля 2019 г.). «Необходимое и повсеместное: появление металлобиохимии лантаноидов» . Angewandte Chemie, международное издание . дои : 10.1002/anie.201904090 . Проверено 15 июня 2019 г.
