Элемент периода 7
| Часть серии о |
| Периодическая таблица |
|---|
Элемент периода 7 — один из химических элементов седьмого ряда (или периода ) периодической таблицы химических элементов . 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. Седьмой период содержит 32 элемента, больше всего связанных с периодом 6 , начиная с франция и заканчивая оганессоном , самым тяжелым элементом, обнаруженным в настоящее время. Как правило, элементы периода 7 сначала заполняют свои оболочки 7s , затем оболочки 5f, 6d и 7p в указанном порядке, но есть исключения, такие как уран .
Характеристики
[ редактировать ]Все элементы 7-го периода радиоактивны . Этот период содержит актиниды , в том числе плутоний , природный элемент с самым тяжелым ядром; [1] [примечание 1] последующие элементы должны быть созданы искусственно. Хотя первые пять из этих синтетических элементов ( от америция до эйнштейния ) сейчас доступны в макроскопических количествах, большинство из них чрезвычайно редки, поскольку их получают только в микрограммовых количествах или меньше. Более поздние трансактинидные элементы были идентифицированы в лабораториях только партиями по несколько атомов одновременно.
Хотя редкость многих из этих элементов означает, что экспериментальные результаты не очень обширны, их периодические и групповые тенденции менее четко определены, чем другие периоды. Хотя франций и радий действительно демонстрируют типичные свойства своих соответствующих групп, актиниды демонстрируют гораздо большее разнообразие поведения и степеней окисления, чем лантаноиды . Эти особенности обусловлены множеством факторов, включая большую степень спин-орбитального взаимодействия и релятивистские эффекты, в конечном итоге вызванные очень высоким положительным электрическим зарядом их массивных атомных ядер . Периодичность в основном сохраняется на протяжении всей серии 6d и прогнозируется также для московия и ливермория , но другие четыре элемента 7p, нихоний , флеровий , теннессин и оганессон , по прогнозам, будут иметь свойства, сильно отличающиеся от тех, которые ожидаются для их групп.
Элементы
[ редактировать ]Химический элемент Блокировать Электронная конфигурация возникновение 87 Пт Франций S-блок [Пн] 7с 1 От распада 88 Солнце Радий S-блок [Пн] 7с 2 От распада 89 И Актиний f-блок [Рн] 6д 1 7 с 2 (*) От распада 90 че Торий f-блок [Рн] 6д 2 7 с 2 (*) Первозданный 91 Хорошо Протактиний f-блок [Рн] 5f 2 6д 1 7 с 2 (*) От распада 92 В Уран f-блок [Рн] 5f 3 6д 1 7 с 2 (*) Первозданный 93 Например Нептун f-блок [Рн] 5f 4 6д 1 7 с 2 (*) От распада 94 Мог Плутоний f-блок [Рн] 5f 6 7 с 2 От распада 95 Являюсь Америций f-блок [Рн] 5f 7 7 с 2 Синтетический 96 См Курий f-блок [Рн] 5f 7 6д 1 7 с 2 (*) Синтетический 97 Бк Берклиум f-блок [Рн] 5f 9 7 с 2 Синтетический 98 См. Калифорния f-блок [Рн] 5f 10 7 с 2 Синтетический 99 Является Эйнштейний f-блок [Рн] 5f 11 7 с 2 Синтетический 100 Фм Фермий f-блок [Рн] 5f 12 7 с 2 Синтетический 101 Мэриленд Менделеев f-блок [Рн] 5f 13 7 с 2 Синтетический 102 Нет Благородный f-блок [Рн] 5f 14 7 с 2 Синтетический 103 лр Лоуренсий d-блок [Рн] 5f 14 7 с 2 7р 1 (*) Синтетический 104 РФ Резерфордий d-блок [Рн] 5f 14 6д 2 7 с 2 Синтетический 105 ДБ Дубниум d-блок [Рн] 5f 14 6д 3 7 с 2 Синтетический 106 Сг Сиборгий d-блок [Рн] 5f 14 6д 4 7 с 2 Синтетический 107 Бх борий d-блок [Рн] 5f 14 6д 5 7 с 2 Синтетический 108 Хс Хассий d-блок [Рн] 5f 14 6д 6 7 с 2 Синтетический 109 гора Мейтнерий d-блок [Рн] 5f 14 6д 7 7 с 2 (?) Синтетический 110 Дс Дармштадтий d-блок [Рн] 5f 14 6д 8 7 с 2 (?) Синтетический 111 Рг Рентгений d-блок [Рн] 5f 14 6д 9 7 с 2 (?) Синтетический 112 Сп Коперник d-блок [Рн] 5f 14 6д 10 7 с 2 (?) Синтетический 113 Нх нихоний p-блок [Рн] 5f 14 6д 10 7 с 2 7р 1 (?) Синтетический 114 В Флеровий p-блок [Рн] 5f 14 6д 10 7 с 2 7р 2 (?) Синтетический 115 Мак Московий p-блок [Рн] 5f 14 6д 10 7 с 2 7р 3 (?) Синтетический 116 Лев Ливерморий p-блок [Рн] 5f 14 6д 10 7 с 2 7р 4 (?) Синтетический 117 Ц Теннессин p-блок [Рн] 5f 14 6д 10 7 с 2 7р 5 (?) Синтетический 118 И Оганессон p-блок [Рн] 5f 14 6д 10 7 с 2 7р 6 (?) Синтетический
(?) Прогноз
(*) Исключение из правила Маделунга .
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. [4] Лев Ландау и Евгений Лифшиц отметили в 1948 году, что лютеций не является элементом f-блока, [5] и с тех пор физические, химические и электронные данные в подавляющем большинстве подтвердили, что f-блок содержит элементы La–Yb и Ac–No, [4] [6] как показано здесь и подтверждается отчетами Международного союза теоретической и прикладной химии за 1988 год. [6] и 2021 год. [7]
S-блок
[ редактировать ]Франций и радий составляют элементы s-блока 7-го периода.
Франций (Fr, атомный номер 87) — высокорадиоактивный металл , который распадается на астат, радий и радон . Это один из двух наименее электроотрицательных элементов, второй — цезий . Как щелочной металл , он имеет один валентный электрон . Франций был открыт Маргаритой Перей во Франции (отсюда и название элемента) в 1939 году. [8] Это был последний элемент, открытый в природе , а не путем синтеза. [примечание 2] За пределами лаборатории франций встречается крайне редко: следовые количества его обнаруживаются в урановых и ториевых рудах, где постоянно образуется и распадается изотоп франций-223. существует всего лишь 20–30 г (одна унция) В любой момент времени в земной коре ; остальные изотопы полностью синтетические. Наибольшее количество, полученное в лаборатории, представляло собой кластер из более чем 300 000 атомов. [9]
Радий (Ra, атомный номер 88) — почти чисто-белый щелочноземельный металл , но он легко окисляется , реагируя с азотом (а не с кислородом) на воздухе, приобретая черный цвет. Все изотопы радия высокорадиоактивны ; наиболее стабильным изотопом является радий-226 , период полураспада которого составляет 1601 год, и который распадается на радон газ . Из-за такой нестабильности радий люминесцентно светится слабым синим цветом. Радий в форме хлорида радия был открыт Марией в 1898 году . и Пьером Кюри Они извлекли соединение радия из уранинита и пять дней спустя опубликовали свое открытие во Французской академии наук . Радий был выделен в металлическом состоянии Марией Кюри и Андре-Луи Дебьерном посредством электролиза хлорида радия в 1910 году. С момента своего открытия он дал такие названия, как радий А и радий С 2 , нескольким изотопам других элементов, которые являются продуктами распада. радия-226. В природе радий содержится в урановых рудах в следовых количествах — всего лишь седьмую часть грамма на тонну. уранинит . Радий не является необходимым для живых организмов, и при его включении в биохимические процессы вероятны неблагоприятные последствия для здоровья из-за его радиоактивности и химической активности.
Актиниды
[ редактировать ]
Ряд актинидов или актиноидов ( номенклатура ИЮПАК ) включает 15 металлических химических элементов с атомными номерами от 89 до 103, от актиния до лоуренция . [11] [12] [13] [14]
Ряд актинидов назван в честь его первого элемента актиния. Все актиниды, кроме одного, являются элементами f-блока , что соответствует заполнению электронной оболочки 5f ; лоуренсий, элемент d-блока , также обычно считается актинидом. По сравнению с лантанидами , которые также в основном являются элементами f-блока , актиниды демонстрируют гораздо более переменную валентность .
Из актинидов торий и уран встречаются в природе в значительных первичных количествах. Радиоактивный распад урана приводит к образованию временных количеств актиния , протактиния и плутония , а атомы нептуния иногда образуются в результате реакций трансмутации в урановых рудах . Остальные актиниды являются чисто синтетическими элементами , хотя первые шесть актинидов после плутония должны были быть произведены в Окло (и уже давно распались), а кюрий почти наверняка ранее существовал в природе как вымерший радионуклид . [11] [15] по меньшей мере шести актинидов тяжелее плутония Ядерные испытания привели к выбросу в окружающую среду ; Анализ обломков взрыва водородной бомбы 1952 года показал наличие америция , кюрия , берклия , калифорния , эйнштейния и фермия . [16]
Все актиниды радиоактивны и выделяют энергию при радиоактивном распаде; встречающиеся в природе уран и торий, а также синтетически полученный плутоний являются наиболее распространенными актинидами на Земле. Они используются в ядерных реакторах и ядерном оружии . Уран и торий также имеют разнообразное современное или историческое применение, а америций используется в ионизационных камерах большинства современных детекторов дыма .
В представлениях таблицы Менделеева лантаноиды и актиниды обычно отображаются в виде двух дополнительных строк под основной частью таблицы. [11] 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; редко используемая широкоформатная таблица Менделеева (32 столбца) показывает ряды лантаноидов и актинидов в соответствующих столбцах как части шестой и седьмой строк (периодов) таблицы.
Трансактиниды
[ редактировать ]Трансактинидные элементы (также трансактиниды или сверхтяжелые элементы ) — это химические элементы с атомными номерами, большими, чем у актинидов , самым тяжелым из которых является лоуренсий (103). [17] [18] Открыты все трансактиниды 7-го периода вплоть до оганессона (118-й элемент).
Трансактинидные элементы также являются трансурановыми элементами , то есть имеют атомный номер больше, чем у урана (92), актинида. Дальнейшее различие в том, что атомный номер больше, чем у актинидов, важно по нескольким причинам:
- Все трансактинидные элементы имеют электроны в подоболочке 6d в основном состоянии (и, таким образом, помещаются в d-блок ).
- Даже самые долговечные изотопы многих трансактинидных элементов имеют чрезвычайно короткий период полураспада, измеряемый секундами или меньшими единицами.
- Споры об именах элементов касались первых пяти или шести трансактинидных элементов. Таким образом, эти элементы использовали трехбуквенные систематические названия в течение многих лет после подтверждения их открытия. (Обычно трехбуквенные символы заменяются двухбуквенными относительно вскоре после подтверждения открытия.)
Трансактиниды радиоактивны и могут быть получены только синтетическим путем в лабораториях. Ни один из этих элементов никогда не был собран в макроскопическом образце. Все трансактинидные элементы названы в честь физиков-ядерщиков и химиков или важных мест, участвующих в синтезе элементов.
Лауреат Нобелевской премии по химии Гленн Т. Сиборг , который первым предложил концепцию актинидов , которая привела к принятию ряда актинидов , также предположил существование ряда трансактинидов в диапазоне от элемента 104 до 121 и ряда суперактинидов, примерно охватывающего элементы со 122 по 153. Трансактинид сиборгий назван в его честь.
IUPAC определяет, что элемент существует, если его срок службы превышает 10. −14 секунды — время, необходимое ядру для формирования электронного облака. [19]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Отслеживание количества 239 Pu встречается в урановых месторождениях. [2] за счет нейтронов захвата 238 U и последующий бета-распад . Также возможно, что долгоживущий изотоп 244 Пу может существовать изначально . [3]
- ^ Некоторые элементы, открытые путем синтеза, такие как технеций , позже были обнаружены в природе.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Таблица Менделеева - Королевское химическое общество» . www.rsc.org . Проверено 19 октября 2023 г.
- ^ Майнер, Уильям Н.; Шонфельд, Фред В. (1968). «Плутоний» . В Клиффорде А. Хэмпеле (ред.). Энциклопедия химических элементов . Нью-Йорк (Нью-Йорк): Reinhold Book Corporation. стр. 541 . LCCN 68029938 .
- ^ Ву, Ян; Син, Шан; Кристл, Маркус; Ханс-Арно, Шаочунь (2022) . 244 Пу в бастнезите Баян Обо» . Китайские химические письма . 33 (7): 3522–3526. doi : 10.1016/j.cclet.2022.03.036 . Проверено 29 января 2024 г.
- ^ 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.
- ^ «Франций | Радиоактивный, щелочной металл, редкий | Британика» . www.britanica.com . Проверено 19 октября 2023 г.
- ^ Луис А. Ороско (2003). «Франциум» . Новости химии и техники .
- ^ Манхэттенский проект. Интерактивная история . Министерство энергетики США
- ^ Перейти обратно: а б с Грей, Теодор (2009). Элементы: визуальное исследование каждого известного атома во Вселенной . Нью-Йорк: Black Dog & Leventhal Publishers. п. 240 . ISBN 978-1-57912-814-2 .
- ^ Актинидный элемент , Британская энциклопедия онлайн.
- ^ Хотя «актиноид» (а не «актинид») означает «актинийподобный» и, следовательно, должен исключать актиний, этот элемент обычно включается в этот ряд.
- ^ Коннелли, Нил Г.; и др. (2005). «Элементы» . Номенклатура неорганической химии . Лондон: Королевское химическое общество . п. 52. ИСБН 978-0-85404-438-2 .
- ^ Гринвуд, с. 1250
- ^ Филдс, П.; Студиер, М.; Даймонд, Х.; Мех, Дж.; Ингрэм, М.; Пайл, Г.; Стивенс, К.; Фрид, С.; Мэннинг, В. (1956). «Трансплутониевые элементы в обломках термоядерных испытаний». Физический обзор . 102 (1): 180. Бибкод : 1956PhRv..102..180F . дои : 10.1103/PhysRev.102.180 .
- ^ Предварительные рекомендации ИЮПАК по номенклатуре неорганической химии (2004). Архивировано 27 октября 2006 г. в Wayback Machine (онлайн-проект обновленной версии « Красной книги » IR 3–6).
- ^ Морсс, Лестер Р.; Эдельштейн, Норман М.; Фугер, Жан, ред. (2006). Химия актинидных и трансактинидных элементов (3-е изд.). Дордрехт, Нидерланды: Springer. ISBN 978-1-4020-3555-5 .
- ^ «Кернхемие» .
