Lanþaníð og aktiníð: staða í reglubundnu kerfi

Hvert frumefnanna sýndar í jörðinni skeljar: Andrúmsloftið og hydrosphere lithosphere - getur þjónað sem bjarta dæmi sem staðfestir grundvallaratriði lotukerfinu og sameindalíffræði kenningar reglubundið lögum. Þeir voru mótuð af luminaries Náttúrufræðistofnunar - rússneskum vísindamönnum M. V. Lomonosovym og D. I. Mendeleevym. Lanþaníð og Aktiníð - tvær fjölskyldur, sem samanstanda 14 frumefni, sem og málma sig - lanthanum og actinium. eiginleikar þeirra - bæði líkamlega og efnafræðilega - að taka af okkur í þessari vinnu. Þar að auki, fáum við stöðu í reglubundnu kerfi í eru vetni, lanþaníð, actinides fer eftir uppbyggingu rafeinda og f svigrúm af atómum sem eru.

Saga af uppgötvun

Í lok 18. aldar Yu gadólínium voru fengin með því að fyrsta efnasambandi úr hópnum sem í sjaldgæfur jarð málmur - oxíð með yttríum. Fyrr en snemma á 20. öld, þökk sé rannsókn G. Moseley í efnafræði varð kunnugt um tilvist hóps málmum. Þeir voru í lotukerfinu milli lanthanum hafnín. Annar frumefni - actinium, lanthanum eins, myndar fjölskyldu 14 geislavirkra frumefna, þessi actinides. Uppgötvun þeirra í vísindum gerst síðan 1879 fram á miðjan 20. öld. Lanþaníð and aktiníð mikið af líkt í eðlis-og efnafræðilega eiginleika. Þetta má skýra fyrirkomulag rafeindir í atómunum á þessum málmum, sem eru í aukinni varmaorku, þ.e. lantaníðjónir er er fjórða stig f-sublayer, og fyrir actinides - fimmta láréttur flötur af f-sublayer. Næst skaltu íhuga að rafeindarinnar skeljar atómum framangreindra málma nánar.

Uppbygging innri hliðarmálms frumefnunum í ljósi lotukerfinu-sameinda kenning

Brilliant uppgötvun á uppbyggingu efna M. V. Lomonosova var grundvöllur fyrir frekari rannsókn á rafeinda skeljar af atómum. Rutherford líkan af grunnskóla ögn uppbyggingu frumefni, Max Planck rannsóknir, F. Hund leyft efnafræðingar að finna rétta skýringu á gildandi lögum reglubundna tilbrigði eðlis- og efnafræðilega eiginleika sem einkennist af Lanþaníð og actinides. Þú getur ekki hunsa mikilvægu hlutverki í lotukerfinu lögum D. I. Mendeleeva í rannsókn á uppbyggingu atóm umskipti þætti. Við skulum skoða þetta mál nánar.

Setja innri umskipti þætti í reglubundnu kerfi D. I. Mendeleeva

Í þriðja hópnum sjötta - lengri tímabil - fyrir málm fjölskyldu er lanthanum, serín og raða til Lutetium meðtöldum. At lantanefnasambandi atom 4f-sublayer tóm og alveg fyllt í lutetium 14. rafeinda. At þættir þar á milli, það er smám saman fylla upp á f f svigrúm. Í fjölskyldu actinides - frá Þórín í Lawrencium - Sama meginregla er fram uppsöfnun neikvætt hlaðinna agna með eini munurinn sem á sér stað í fyllingu rafeindir 5F-sublayer. Uppbygging á ytra orku stigi og fjölda neikvæðra agna þar að lútandi (sem svarar til tveggja) í öllum ofangreindum málma sömu. Þessi staðreynd svarar spurningunni um hvers vegna Lanþaníð and aktiníð, sem kallast innri umskipti þætti, hafa margir líkt.

Sumir uppsprettur efaafrBeðiheimiIdum af báðum fjölskyldum eru sameinaðir inn í seinni hlið af the undirhópnum. Þau innihalda tvö málm úr hverri fjölskyldu. Í stuttu formi reglubundinnar kerfi frumefna DI Mendeljeff fulltrúar þessara fjölskyldna eru einangruð frá borðinu sjálfu og raða sérstakar raðir. Því er staðan á actinides og lanþaníð í reglubundnu kerfi samsvarar almennu áætlun um uppbyggingu atóma og rafeinda í innri Tíðni fylla stigum og nærvera sömu oxun af völdum að leggja saman innri málma umskipti í almennu hópnum. Í þessum frumefnum hafa lögun og eiginleika samsvarandi af lanthanum eða actinium. Þess vegna Lanþaníð and aktiníð fjarlægð frá borðinu frumefni.

Eins og rafræn stillingar á f-sublayer hefur áhrif á eiginleika málma

Eins og við höfum áður sagt, staða lanþaníð og actinides í reglubundnu kerfi ákvarðar beint eðlis- og efnafræðilega eiginleika þeirra. Til dæmis, serín jónir, gadóliníum og öðrum þáttum lanthanide fjölskyldunni hafa miklar segulmagnaðir stund vegna þess að uppbyggingu lögun af f-sublayer. Það er hægt að nota málma sem dopants að framleiða hálfleiðara með segulmagnaðir eiginleika. Súlfíð fjölskylda þættir actinium (t.d., súlfíð protactinium, þórín) í sameindum sínum hafa blandað tegund af að festa saman í Chemical: jóníska-samgilt eða samgilt úr málmi. Þessi burðarvirki eiginleiki hefur leitt til þess að tilkoma nýrra eðlis- og efnafræðilega eiginleika og þjóna sem svar við spurningunni um hvers vegna Lanþaníð and aktiníð blómstrandi eiginleika. Til dæmis, sýnishorn af actinium silfri glóa í myrkri bláleit ljóma. Þetta er vegna þess að aðgerðir rafstraum málmjónir, ljóseindir ljós, sem á sér stað undir áhrifum örvun á atóma og rafeinda þar "hoppa" á hærra orku stigi og síðan aftur til þeirra kyrrstöðu sporbraut. Það er af þessari ástæðu að Lanþaníð and aktiníð eru phosphors.

Afleiðingar þess að draga úr jónandi radíusi af atómunum

Á lanthanum og actinium, eins þætti frá fjölskyldum sínum, sem einhalla lækkun í stærð vísbendingar radíusi málmjónir. Í efnafræði, í slíkum tilvikum að tala um lanthanide og actinide þjöppun. The efnafræði stilla eftir mynstri: með vaxandi aukalega kjarnans og atóma með þegar þættir tilheyri einum og sama tímabil og radíusi lækkun þeirra. Þetta má skýra á eftirfarandi hátt: fyrir málma eins og serín, praseodymium, neodymium, fjölda af stigum orku atóm og alltaf jafn sex. Hins kjarnar gjöld sig hækkuð um einn og mynda +58, +59, +60. Þetta þýðir að eykur afl aðdráttarafl innri skeljar rafeinda í átt að jákvætt hlaðna kjarna. Sem afleiðing er minnkun um geisla af atómum. Sem jónaða málm efiiasamböndin með vaxandi sætistölu þess jónísk radíusi eru einnig minnkað. Svipaðar breytingar sáust í þætti actinium fjölskyldunni. Þess vegna Lanþaníð and aktiníð eru kallaðir tvíburar. Draga jón radíusi leiðir fyrst og fremst til lækkunar á helstu eiginleika og hýdroxíð af Ce og (OH) _3, Pi (OH) _3, og the undirstaða af Lutetium þegar sýnir gerir tvígæfur eiginleika.

Óvæntar niðurstöður leiðir að fylla 4f-undirskjár óparað rafeindir í svigrúm og helmingi Europium atóm. Hann atom radíus er ekki minni, heldur aukist. Í kjölfar hana í röð lanþaníð gadólínoxíði 5D-undirskjár, það er einn rafeinda 4f-undirskjár svipað ESB. Slík uppbygging veldur skyndilega lækkun á radíus af gadólínoxíði atómum. Svipað fyrirbæri er fram í a par af then adding - Lutetium. Fyrsti þáttur atóm radíus stór vegna þess að ljúka fylla 4f-undirlag, en Lutetium það minnkar skyndilega eins og á 5D-undirskjár rafeind fram útliti. Í actinium og öðrum geislavirk frumefni í þessari fjölskyldu geisla frumeinda og jóna ekki breytt monotonically, en auk þess sem lanþaníð í hleypur og mörk. Þannig, Lanþaníð and aktiníð eru þættir þar sem eiginleika efnasambanda þeirra fer correlatively á jónandi radíus og uppbyggingu rafeinda skeljar af atómum.

gildisrafeindir ríki

Lanþaníð og Aktiníð eru þættir sem hafa einkenni eru alveg líkur. Einkum varðar það oxunar ástönd þeirra í gildisrafeindir jóna og atóma. Til dæmis, Þórín, protactinium, sem sýna valency af þremur, sem í efnasamböndunum með Th (OH) _3, PaCl _3, THF _3, Pa ₂ (CO _{3) 3.} All þessara efna eru óleysanleg og hafa sömu efnafræðilegu eiginleika og málma frá lanthanum fjölskylda: .., serín, praseodymium, Neodymium, og svo framvegis í lanþaníð þessara efnasambanda verður einnig þrígilt. Þessi dæmi sanna réttmæti fullyrðingar okkar að Lanþaníð og Aktiníð - tvíburar. Þeir hafa svipaða líkamlega og efnafræðilega eiginleika. Þetta er hægt að útskýra fyrst og fremst bygginguna með rafeindir skiptist f svigrúm í atómunum á báðum fjölskyldum innri þætti umskipti.

metal eiginleikar

Allir fulltrúar þessara tveggja hópa eru málmar sem hafa verið lokið 4f-, 5f-, auk d-sublevels. Lanthanum og þættir sjaldgæfur jörð heitir fjölskyldu hans. eðlis- og efnafræðilegir eiginleikar þeirra eru svo svipuð að sér við aðstæður á rannsóknarstofum, þær eru aðskilin með miklum erfiðleikum. Oft af oxunartala +3, hafa lanthanum röð þætti margir líkt með jarðalkalímálmum (baríum, kalsíum, strontium). Aktiníð eru einnig mjög virk málma í viðbót líka geislavirk.

Burðarvirki lögun af the lanþaníð og actinides og snerta eiginleika eins og, til dæmis, fínt skipt pyrophoric. Það er einnig lækkun á stærð málm andlit-miðju kristölluð lattices. Bæta við að allir frumefnin beggja fjölskyldna - málmur með silfurgljáandi gljáa, vegna mikils hvarfgirni ört dökkt loftinu. Þeir falla undir viðkomandi oxíð myndinni vernda frá frekari oxun. Allir þættir eru nægilega þrálátt nema neptunium, og plúton, að bræðsluhitastig er talsvert lægra fyrir 1000 ° C.

Einkennandi hvörf efna

Eins og áður hefur komið fram, Lanþaníð and aktiníð eru efnafræðilega virkra málma. Þannig lanthanum, serín og aðrir meðlimir fjölskyldunnar geta auðveldlega vera tengdur með einföldum efnum - halógenum, auk fosfór, kolefni. Lanþaníð geta einnig haft milliverkanir við bæði kolsýringi og koltvísýringi. Þeir eru einnig fær um að brotna niður vatn. Að auki einföldum sölt, eins og t SeCl _3. eða PRF _3, mynda þeir tvísölt. Í Efnagreining, mikilvægu hlutverki að gegna að framkvæma hvarfið við lanthanide málm-glýsín og sítrónu- sýra. Sú flókaefnasamböndum þannig aðferðir er beitt í því að skilja að blöndu af lanþaníð, svo sem málmgrýti.

Með hvarfi við nítrati, klóríðs og súlfat sýra,, mynda samsvarandi söltin. Þeir eru auðvelt leysanlegt í vatni og er auðveldlega fær um að mynda kristölluð hýdröt. Það skal tekið fram að Vatnslausnimar lanthanide sölt eru lituð, sem skýrist af nærveru í viðkomandi jónum sínum. saltlausnir samarium eða praseodymium grænn Neodymium - rauðfjólublár, Europium og promethium - bleikur. Þar sem jónir í oxunar ástand +3 eru lituð, er hún notuð í Efnagreining til þess að greina málmjónum, lanþaníð (svokölluð hár-gæði hvarf). Í sama tilgangi einnig notaður efnafræðilegar aðferðir við greiningu eins og hlutkristöllun og jónaskiptum.

Í tveimur af Aktiníð hópi þætti má greina. Þetta er Berkeley, bæ, Mendelevín, nobelium, lawrencium og úran, neptunium, plutonium, omeretsy. Efnafræðilegir eiginleikar eru svipaðar á fyrsta og lanthanum málma frá fjölskyldu hans. Þáttagreining seinni hópnum hafa mjög svipaðar og efnafræðilega eiginleika (nánast sömu hvert öðru). Allar aktiníð fljótt að hafa samskipti við málmleysingja: brennisteini, köfnunarefni, kolefni. Með súrefni legandami þeir mynda komplexa. Eins og sjá má, bæði fjölskyldur málma svipuð við hvert annað í efna hegðun. Þess vegna Lanþaníð og Aktiníð málma oft kölluð tvíburi.

Situation vetni reglubundnu kerfi, Lanþaníð, the aktiníð

Það er nauðsynlegt að taka tillit til þess að vetni er hæfilega hvarfgjarnt efni. Það sýnir sig, allt eftir efnahvarfs skilyrðum: sem afoxunarmiðil og oxunarmiðli. Það er ástæðan fyrir í reglubundnu kerfi, vetni er samtímis í helstu undirflokka tvo hópa.

Fyrsta vetni virkar sem afoxandi miðli, sem og alkalímálmum, staðsett hér. Vetni í stað 7. hópsins ásamt þætti halógenum bendir þanþol þess. Í sjötta tímabili sem það er, eins og áður hefur komið fram, fjölskyldu lanþaníð, kveðinn í sérstakri röð til þæginda og fyrirferð í töflunni. Sjöunda tímabil inniheldur hóp af geislavirk frumefni með svipaða eiginleika og þráða. Aktiníð eru staðsett utan töflunni frumefna DI Mendeljeff undir náinni lanthanum fjölskyldu. Þessir þættir hinna minnstu rannsökuð, þar sem kjarna frumeinda þeirra eru mjög óstöðug vegna geislavirkni. Muna að Lanþaníð and aktiníð eru innri þættir umskipti og eðlisefnafræðilega eiginleika þeirra eru mjög svipuð.

Almennar aðferðir til að framleiða málm iðnaði

Nema Þórín, protactinium og úran, sem er framleiddur með beint frá málmgrýti, önnur aktiníð er hægt að útbúa með því að geisla sýnishorn af flæði úran málmi fljótur áhrifamikill nifteindir. Í iðnaðar mælikvarða neptunium og plúton er dregið út úr varið eldsneyti frá kjarnaofnum. Bent er á að fá actinides - er nokkuð flókin og kostnaðarsamt ferli, helstu aðferðir sem eru jónaskiptakerfum og multistage útdráttur. Lanþaníð, sem er kölluð lantaníöumi, sem fást með rafgreiningu á klóríð eða flúoríðs. Til að fá ultrapure lanþaníð, sem notuð eru metallothermal aðferð.

Hvar á að sækja um innri þætti umskipti

Litróf notkun málma sem við lærum er alveg breið. Fyrir fjölskyldu actinium - er umfram allt, kjarnorkuvopn og orku. Aktiníð eru mikilvæg í læknisfræði, galli uppgötvun, örvun greiningu. Það er ómögulegt að hunsa notkun lanþaníð og actinides, sem nifteind handtaka í kjarnakljúfum heimildum. Lanþaníð einnig notað sem málmblendis viðbætur við járn og stál, sem og í framleiðslu á phosphors.

Dreifing í náttúrunni

Oxíð af actinides og lanþaníð eru oft kölluð sirkon, þórín, Yttrín earths. Þau eru stór uppspretta fyrir undirbúning viðkomandi málma. Úranus, sem helsta fulltrúi actinides er í ytri lag af the lithosphere í formi fjórum tegundum af málmgrýti eða steinefnum. Fyrst af öllu, það er pitchblende, sem er úran díoxíð. Það er hátt innihald af málmi. Oft fylgja Radium úran koltvísýrings innlán (æðar). Þau finnast í Kanada, Frakklandi, Zaire. Fléttur Þórín og úran málmgrýti oft innihalda önnur málmgrýti verðmæta málma, svo sem gulli eða silfri.

Úttekt á slíkum hráefnum ríkur í Rússlandi, Suður-Afríku, Kanada og Ástralíu. Sumir seti steina innihalda steinefni carnotite. uppbyggingu þess, auk þess að úran, vanadíum og fer annað. Fjórða tegund af hráefni úran - fosfat málmgrýti og Spjöld zhelezouranovye. áskilur þeirra eru í Marokkó, Svíþjóð og Bandaríkjunum. Sem nú talinn efnilegur og innlánum kolum og brúnkolum innihalda úran óhreinindum. Þau eru framleidd á Spáni, Tékklandi, auk tveggja Bandaríkjanna - Norður-og Suður-Dakota.