Lantanid ak aktinid: pozisyon an nan sistèm nan peryodik

Chak nan eleman yo pwodui chimik yo montre nan kokiy yo Latè: atmosfè a ak idwosfè litosfè - kapab sèvi kòm yon egzanp klere konfime fondamantal ansèyman atomik ak molekilè lalwa peryodik. Yo te formul pa limyè yo nan Natural History - syantis Ris M. V. Lomonosovym ak D. I. Mendeleevym. Lantanid ak aktinid - de fanmi yo, ki genyen 14 eleman chimik, menm jan tou metal tèt yo - Lantàn ak aktinyom. pwopriyete yo - tou de fizik ak chimik - yo dwe adrese pa nou nan travay sa a. Anplis de sa, nou detèmine pozisyon an nan sistèm nan peryodik nan idwojèn, lantanid, aktinid depann sou estrikti a nan orbitals elèktron nan atòm.

Istwa nan dekouvèt

Nan fen mwa syèk la 18th te Yu Gadolinyòm te jwenn nan premye konpoze soti nan gwoup la nan ra metal latè - oksid nan itriyom. Jiska 20yèm syèk la byen bonè, gras a rechèch pa G. Moseley nan chimi te vin okouran de egzistans lan nan yon gwoup metal. Yo te chita nan tab la peryodik ant Lantàn ak afnyom. Yon lòt eleman chimik - aktinyom, Lantàn tankou, fòme yon fanmi ki gen 14 radyo-aktif eleman chimik, aktinid sa yo. dekouvèt yo nan syans ki te pase depi 1879 jouk nan mitan-20yèm syèk la. Lantanid ak aktinid gen yon anpil nan resanblans nan pwopriyete fizik ak chimik. Sa a kapab eksplike aranjman nan elektwon nan atòm yo nan metal sa yo, ki fè yo nan nivo enèji, sètadi lantanid se nivo nan katriyèm nan f-sublayer, ak pou aktinid - nivo nan senkyèm nan f-sublayer. Apre sa, nou konsidere kokiy yo elèktron nan atòm nan metal yo mansyone anwo-nan plis detay.

Estrikti a nan eleman yo tranzisyon enteryè nan limyè a nan teyori a atomik-molekilè

Brilliant dekouvèt nan estrikti a nan pwodwi chimik M. V. Lomonosova te baz la pou etid plis nan kokiy yo elèktron nan atòm. modèl Rutherford nan estrikti patikil lekòl primè nan yon eleman chimik, rechèch la Max Planck, F. Hund pèmèt famasi jwenn eksplikasyon ki kòrèk la nan lwa yo ki deja egziste nan varyasyon nan peryodik nan pwopriyete fizik ak chimik, ki fè yo karakterize pa lantanid yo ak aktinid. Ou pa ka inyore wòl nan enpòtan nan lwa a ki peryodik D. I. Mendeleeva nan etid la nan estrikti a nan atòm nan eleman tranzisyon an. Annou egzamine pwoblèm sa a nan plis detay.

Kote eleman tranzisyon anndan nan sistèm lan peryodik D. I. Mendeleeva

Nan gwoup la twazyèm nan sizyèm - yon peryòd nan ankò - pou metal fanmi se Lantàn, Seryòm ak ranje lutesyom enklizif. Nan Lantàn atòm 4F-sublayer vid ak plen nèt nan elektwon lutesyom 14th. Nan eleman dispoze therebetween, gen yon ranpli gradyèl nan f-orbitals. Nan fanmi an nan aktinid - soti nan Toryòm lawrencium - se prensip la menm obsève akimilasyon nan gen chaj negatif patikil ak diferans la sèlman ki fèt nan ranpli elektwon 5F-sublayer la. Estrikti a nan nivo nan enèji ekstèn ak ki kantite patikil negatif moute sou li (egal a de) nan tout metal yo pi wo a menm. Reyalite sa a reponn kesyon an sou rezon ki fè lantanid yo ak aktinid, ki rele eleman yo tranzisyon enteryè, gen anpil resanblans.

Gen kèk sous nan literati chimik nan tou de fanmi yo konbine nan bò kòt nan dezyèm nan gwoup la. Yo genyen ladan yo de metal ki soti nan chak fanmi. Nan fòm nan kout nan sistèm lan peryodik nan eleman chimik reprezantan DI Mendeleev nan fanmi sa yo yo izole nan tab la tèt li, li ranje ranje ki apa a. Se poutèt sa, pozisyon nan aktinid ak lantanid nan sistèm lan peryodik koresponn ak plan an jeneral nan estrikti a nan atòm ak elektwon nan enteryè peryodisite ranpli nivo ak prezans nan oksidasyon a menm ki te koze regwoupman metal tranzisyon entèn nan gwoup la an jeneral. Nan eleman sa yo pwodui chimik gen karakteristik ak pwopriyete ekivalan Lantàn oswa aktinyom. Se poutèt sa lantanid yo ak aktinid retire nan tablo a nan eleman chimik.

Kòm configuration la, te elektwonik nan f-sublayer enfliyanse pwopriyete yo nan metal

Kòm nou te di anvan, pozisyon nan lantanid ak aktinid nan sistèm lan peryodik dirèkteman detèmine karakteristik fizik ak chimik yo. Pou egzanp, iyon Seryòm, Gadolinyòm, ak lòt eleman nan fanmi an lantanid gen moman segondè mayetik akòz karakteristik yo ki estriktirèl nan f-sublayer. Li se posib yo sèvi ak metal kòm dopants pou pwodwi smikondukteur ak pwopriyete mayetik. Sulfid fanmi eleman aktinyom (egzanp, SULFIDE protaktinyom, Toryòm) nan molekil yo gen yon melanje di ki kalite lyezon chimik: iyonik-kovalan oswa kovalan-metalik. te Karakteristik sa a estriktirèl mennen nan Aparisyon nan nouvo pwopriyete fizik ak chimik ak sèvi kòm yon repons a kesyon an sou rezon ki fè lantanid yo ak aktinid gen pwopriyete fliyoresan. Pou egzanp, yon echantiyon an ajan aktinyom vin wouj nan lumière nan fè nwa ble. Sa a se akòz aksyon an nan elektrik iyon yo metal kounye a, foton nan limyè, ki fèt ki anba enfliyans a eksitasyon an nan atòm yo ak elektwon ladan l ' "so" nan yon nivo enèji pi wo ak Lè sa a, retounen nan òbit estasyonè yo. Li se pou rezon sa a ki lantanid yo ak aktinid yo luminofor.

Konsekans yo nan diminye reyon an iyonik nan atòm yo

Nan Lantàn ak aktinyom, tankou eleman ki soti nan fanmi yo, yon diminisyon monotone nan gwosè endikatè reyon nan iyon metal. Nan chimi, nan ka sa yo pale nan lantanid ak aktinid konpresyon nan. chimi a mete modèl sa yo: ak ogmante chaj nan nwayo a nan atòm, lè eleman yo apatni a yon sèl ak menm peryòd la epi diminye reyon yo. Sa a kapab eksplike jan sa a: pou metal tankou Seryòm, prazeodim, Neyodim, ki kantite nivo enèji nan atòm ak toujou egal a sis. chaj Sepandan nwayo respektivman enkremante pa youn ak konstitye +58, +59, +60. Sa vle di ke ogmante fòs la nan atraksyon nan kokiy yo enteryè nan elektwon nan direksyon nwayo a pozitivman chaje. Kòm yon konsekans gen yon rediksyon nan reyon an nan atòm yo. konpoze sa yo metal iyonik ak ogmante kantite atomik nan reyon yo iyonik yo tou redwi. chanjman menm jan an te obsève nan fanmi an eleman aktinyom. Se poutèt sa lantanid yo ak aktinid yo rele jimo. Redui ion reyon mennen prensipalman nan yon febli nan pwopriyete debaz yo nan idroksid nan CE (OH) _3, PROV (OH) _3, ak baz la nan lutesyom deja montre pwopriyete anfotèr.

rezilta inatandi mennen ranpli 4F-sublevel elektwon enpèr nan orbitals nan mwatye atòm nan eropyom. Li atom atòm reyon se pa sa redwi, men pito ogmante. Nan sa yo li nan seri a nan lantanid Gadolinyòm 5D-sublevel, gen yon sèl elèktron 4F-sublevel menm jan ak Inyon Ewopeyen. Tankou yon estrikti lakòz yon diminisyon brid sou kou nan reyon an nan atòm Gadolinyòm. Yon fenomèn ki sanble obsève nan yon pè nan itèrbyom - lutesyom. eleman an premye nan reyon an atòm nan yon gwo akòz ranpli ranpli 4F-sublayer, pandan y ap lutesyom li sibitman diminye ke sou 5D-sublevel elèktron obsève aparans. Nan aktinyom ak lòt eleman radyo-aktif nan sa a reyon fanmi ki gen atòm ak iyon pa chanje monotonically, men kòm byen ke sa yo ki an lantanid yo, nan franchi ak limit. Kidonk, lantanid yo ak aktinid yo se eleman nan ki pwopriyete yo nan konpoze yo korelativman depann sou reyon an iyonik ak estrikti nan kokiy yo elèktron nan atòm yo.

valence eta

Lantanid ak aktinid yo se eleman ki gen Karakteristik yo se byen menm jan an. An patikilye, li enkyetid eta oksidasyon yo nan iyon yo valence ak atòm. Pou egzanp, Toryòm, protaktinyom, montre yon atomisite nan twa, nan konpoze sa yo nan Th (OH) _3, PaCl _3, THF _3, PA ₂ (CO _{3) 3.} Tout moun nan sibstans ki sou sa yo, se solubl epi yo gen menm pwopriyete yo pwodui chimik kòm metal yo soti nan Lantàn fanmi: .., Seryòm, prazeodim, Neyodim, ak pou fè nan lantanid nan konpoze sa yo ap tou ap trivalant. Egzanp sa yo pwouve Correct nan deklarasyon nou an ki lantanid yo ak aktinid - jimo. Yo gen menm jan an pwopriyete fizik ak chimik. Sa a kapab eksplike prensipalman estrikti a nan orbitals elèktron nan atòm nan tou de fanmi nan eleman tranzisyon entèn yo.

pwopriyete metal

Tout reprezantan yo nan de gwoup yo metal sa yo ki te ke yo te ranpli 4f-, 5f-, osi byen ke d-sublevels. Lantàn ak eleman nan ra tè rele fanmi l '. Karakteristik fizik ak chimik yo yo, se pou ki sanble ke separeman nan kondisyon laboratwa, yo yo separe ak gwo difikilte. Showing souvan eta a oksidasyon +3, eleman seri Lantàn gen anpil resanblans ak metal asid tè (barium, kalsyòm, stronsyom). Aktinid yo tou metal trè aktif nan adisyon tou radyo-aktif.

karakteristik estriktirèl nan lantanid yo ak aktinid ak manyen pwopriyete tankou, pou egzanp, tise byen divize piroforik. Genyen tou yon rediksyon nan gwosè a nan metal fas-santre treyi cristalline. Ajoute ke tout eleman ki pwodui chimik nan tou de fanmi yo - yon metal ak yon ekla ajan, akòz reaction a segondè nan syèl la rapidman sasonbri. Yo kouvri pa respektif fim oksid pwoteje soti nan plis oksidasyon. Tout eleman yo ase REFRACTORY eksepte nèptunyom, ak plitonyòm, tanperati a fonn se siyifikativman pi ba pase 1000 ° C.

reyaksyon chimik Karakteristik

Jan yo note sa pi bonè, lantanid yo ak aktinid yo chimikman metal aktif. Kidonk, Lantàn, Seryòm ak lòt manm nan fanmi an ka fasil pou konekte ak sibstans ki sou senp - alojèn, osi byen ke fosfò, kabòn. Lantanid pouvwa tou kominike avèk tou de monoksid kabòn ak gaz kabonik. Yo fè yo tou kapab dekonpoze dlo. Anplis sèl ki senp, tankou e.g. SeCl ₃ oswa PRF _3, yo fòme sèl doub. Nan analyse chimi, rete nan yon plas enpòtan reyaksyon an ak lantanid metal glisin a-yo ak asid asid. ki kapab lakòz konpoze konplèks pwosesis yo sa yo, se aplike pou separasyon an nan yon melanj de lantanid, tankou minre.

Pa reyaksyon ak yon nitrat, klori ak asid silfat, metal fòme sèl yo koresponn lan. Yo se fasilman ka lave nan dlo ak se fasil ki kapab fòme idrat cristalline. Li ta dwe remake ke moun ki solisyon yo yo te akeuz nan sèl lantanid yo ki gen koulè pal, ki se eksplike pa prezans la nan iyon respektif yo. sèl solisyon samaryom oswa prazeodim vèt Neyodim - wouj-koulè wouj violèt, eropyom ak prometyom - woz. Depi iyon yo nan oksidasyon eta +3 yo gen koulè pal, li se itilize nan analyse chimi pou deteksyon an nan iyon metal, lantanid (sa yo rele-wo kalite reyaksyon). Pou rezon nan menm tou yo itilize metòd pou analiz chimik tankou kristalize fraksyon ak ion echanj kwomatografi.

Nan de nan gwoup la aktinid nan eleman ka distenge. Sa a se Berkeley, jaden, mendelevium, nobelium, lawrencium ak iranyòm, nèptunyom, plitonyòm, omeretsy. pwopriyete chimik yo sanble ak yon sèl ak Lantàn metal yo an premye nan men fanmi l 'yo. Eleman nan dezyèm gwoup la gen karakteristik trè menm jan chimik (anpil ki idantik ak chak lòt). Tout aktinid byen vit kominike avèk ki pa Peye-metal: souf, nitwojèn, kabòn. Avèk legandami oksijèn yo fòme konpoze konplèks. Kòm ka wè, tou de fanmi nan metal menm jan ak youn ak lòt nan konpòtman chimik. Se poutèt sa lantanid yo ak aktinid metal rele souvan jimo.

Sitiyasyon idwojèn peryodik sistèm, lantanid yo, aktinid yo

Li nesesè pran nan kont lefèt ke idwojèn se ase reyaktif sibstans. Li manifeste poukont li, tou depann de kondisyon sa yo reyaksyon chimik: kòm yon diminye ajan ak oksidant ajan. Se pou rezon sa nan sistèm nan peryodik, idwojèn se ansanm nan ti gwoup pi gwo nan de gwoup.

idwojèn nan premye aji kòm yon ajan diminye, osi byen ke metal alkali, sitiye isit la. Idwojèn an plas nan gwoup la 7th ansanm ak eleman alojèn endike detèminasyon li yo. Nan peryòd ki sizyèm li ye, jan yo te mansyone, fanmi an nan lantanid, rann nan yon ranje apa pou konvenyans ak Compact nan tab la. Setyèm peryòd gen yon gwoup nan eleman radyo-aktif ak karakteristik menm jan ak actin. Aktinid yo ki localize andeyò tab la nan eleman chimik DI Mendeleev anba fanmi Lantàn prè. Eleman sa yo nan pi piti etidye, depi nwayo a nan atòm yo yo trè enstab akòz radyoaktivite la. Sonje byen, lantanid yo ak aktinid yo se eleman tranzisyon entèn yo, ak karakteristik fizikochimik yo yo trè menm jan an.

metòd jeneral pou pwodwi endistri metal

Eksepte Toryòm, protaktinyom ak iranyòm, ki se ki te pwodwi pa dirèk nan minre, lòt aktinid ka prepare pa iradyan echantiyon nan ap koule iranyòm metal vit deplase netwon. Nan nèptunyom echèl endistriyèl ak plitonyòm se extrait soti nan pase gaz soti nan réacteurs nikleyè. Remake byen ke jwenn aktinid - se san patipri konplèks ak koute chè pwosesis, metòd prensipal ki fè yo echanj ion ak multi ekstraksyon. Lantanid, ki fè yo rele ra eleman tè a, jwenn nan electrolysis elektwoliz nan klorid oswa fluorid. Pou w jwenn lantanid ultrapure, yo itilize metòd metallothermal.

Ki kote pou aplike pou eleman tranzisyon entèn

Spectre la nan sèvi ak nan metal nou etidye se byen gwo. Pou yon fanmi ki gen aktinyom - se, pi wo a tout, zam nikleyè ak enèji. Aktinid yo enpòtan nan medikaman, deteksyon defo, analiz deklanchman. Li enposib ki inyore itilize nan lantanid ak aktinid, kòm kapti netwon nan sous réacteurs nikleyè. Lantanid tou itilize kòm testaman aloyin fè ak an asye, osi byen ke nan pwodiksyon an nan luminofor.

Distribisyon nan lanati

Oksid nan aktinid ak lantanid yo souvan rele ZIRCONIUM, Toryòm, itriyom teren. Yo se yon gwo sous pou preparasyon an nan metal yo korespondan. Iranis, kòm reprezantan prensipal la nan aktinid yo se nan kouch la deyò nan litosfè a nan fòm lan nan kat kalite minre oswa mineral. Premye a tout, li se pitchblende, ki se gaz iranyòm. Li se kontni an wo nan metal. Souvan akonpaye pa Radium depo gaz iranyòm (venn). Yo te jwenn nan Kanada, Frans, Zayi. Konplèks Toryòm ak iranyòm minre souvan gen ladan lòt minre nan metal ki gen anpil valè, tankou lò osinon an ajan.

Envantè toe tout materyèl sa yo anvan tout koreksyon moun rich nan Larisi, Lafrik di sid, Kanada ak Ostrali. Gen kèk wòch sedimantè gen carnotite nan mineral. estrikti li yo, nan adisyon a iranyòm, Vanadyòm ak antre nan yon lòt. Kalite a katriyèm nan iranyòm anvan tout koreksyon - yon minrè fosfat ak pwopoze zhelezouranovye. rezèv yo se nan Maròk, Lasyèd ak Etazini yo. kounye a konsidere kòm nan pwomèt kòm depo nan chabon ak Lignite ki gen enpurte iranyòm. Yo te pwodwi nan peyi Espay, Repiblik Tchekoslovaki, osi byen ke de eta US - Nò ak Sid Dakota.