Lanthanides agus achtainídí: an seasamh sa chóras tréimhsiúla

Gach ceann de na dúile ceimiceacha a thaispeántar sa sliogáin Domhain: an t-atmaisféar agus litisféar hydrosphere - is féidir a úsáid mar shampla geal ag deimhniú teachings adamhach agus móilíneach bunúsacha dhlí tréimhsiúla. Bhí siad arna foirmliú ag an luminaries de Stair an Dúlra - eolaithe Rúisis M. V. Lomonosovym agus D. I. Mendeleevym. Lanthanides agus achtainídí - dhá theaghlach, a chuimsíonn 14 dúile ceimiceacha, maille le miotail iad féin - lantanam agus actinium. A n-airíonna - idir fhisiceach agus ceimiceacha - aghaidh a thabhairt orthu le linn san obair seo. Ina theannta sin, táimid ag a chinneadh an suíomh sa chóras tréimhsiúla de hidrigin, lanthanides, achtainídí ag brath ar an struchtúr na bhfithiseán Leictreon na n-adamh.

Stair na fionnachtana

Go dheireadh an 18ú haois bhí Yu gadailiniam fhaightear ón gcéad cumaisc ó ghrúpa de mhiotal tearc-chré - ocsaíd itriam. Go dtí an 20ú haois, bhí a bhuíochas sin do thaighde ag G. Moseley sa cheimic an eolas go bhfuil ó ghrúpa de mhiotail. Bhí siad lonnaithe sa tábla peiriadach idir lantanam agus hafnium. dúil cheimiceach eile - actinium, lantanam cosúil le foirmeacha, le teaghlaigh de 14 radaighníomhach dúile ceimiceacha, na achtainídí. Iad a aimsiú san eolaíocht a tharla ó 1879 go dtí lár an 20ú haois. Lanthanides agus achtainídí a lán de cosúlachtaí i airíonna fisiciúla agus ceimiceacha. Is féidir é seo a mhíniú leagan amach na leictreon sna hadaimh de na miotail, atá i leibhéil fuinnimh, is é sin go bhfuil lanthanide an ceathrú leibhéal na f-fo-shraith, agus le haghaidh achtainídí - an leibhéal cúigiú cuid den f-fo-shraith. Next, a mheasamar a bheith ar an sliogáin leictreon adamh na miotal thuasluaite níos mine.

Tá struchtúr na ndúl trasdultach istigh i bhfianaise an teoiric adamhach-móilíneach

Ba fionnachtain iontach an struchtúr ceimiceán M. V. Lomonosova an bonn le haghaidh tuilleadh staidéir ar na sliogáin leictreon na n-adamh. samhail Rutherford struchtúr gcáithníní tosaigh de dúil cheimiceach, an taighde Max Planck, a cheadaítear F. Hund poitigéirí chun teacht ar an míniú ceart ar na dlíthe atá ann cheana ar an athrú go tráthrialta de na airíonna fisiciúla agus ceimiceacha, a bhfuil tréithe na lanthanides agus achtainídí. Ní féidir leat neamhaird a dhéanamh ar an ról fíorthábhachtach atá ag an dlí tréimhsiúla D. I. Mendeleeva sa staidéar ar an struchtúr na n-adamh na n-eilimintí aistriú. Lig dúinn scrúdú a dhéanamh ar an gceist seo níos mine.

Cuir ndúl trasdultach istigh sa chóras tréimhsiúla D. I. Mendeleeva

Sa tríú grúpa na séú - ar feadh tréimhse níos faide - le miotail teaghlaigh lantanam, cerium agus shocraigh go lutetium san áireamh. Ag lantanam adamh 4f-fo-shraith folamh agus go hiomlán líonadh i leictreoin lutetium 14ú. Ag heilimintí dhiúscairt therebetween, tá líonadh de réir a chéile f-bhfithiseáin. Sa teaghlach na n achtainídí - ó tóiriam go láirinciam - Is é an prionsabal céanna a breathnaíodh carnadh na cáithníní luchtaithe go diúltach leis an difríocht amháin a tharlaíonn sa leictreoin líonadh 5F-fo-shraith. Tá struchtúr an leibhéal fuinnimh seachtrach agus líon na gcáithníní dhiúltach sin (is ionann agus dhá cheann) i gach ceann de na miotal thuasluaite céanna. Tugtar freagra sa bhfíric an cheist faoi cén fáth go bhfuil na lanthanides agus achtainídí, ar a dtugtar na ndúl trasdultach istigh, go leor cosúlachtaí.

Tá roinnt foinsí litríocht cheimiceach dá dteaghlaigh chuirtear le chéile i an dara taobh den fhoghrúpa. Go bhfuil siad dhá miotail ó gach teaghlach. I bhfoirm ghearr ar an gcóras tréimhsiúil na n-eilimintí ceimiceacha ionadaithe DI Mendeleev de na teaghlaigh atá scoite amach ón tábla féin agus shocraigh sraitheanna ar leithligh. Dá bhrí sin, fhreagraíonn seasamh na achtainídí agus lanthanides sa chóras tréimhsiúla leis an bplean ginearálta ar struchtúr na n-adamh agus leictreon i tréimhsiúlacht líonadh inmheánach agus an láithreacht an ocsaídiúcháin chéanna ba chúis leis chomhbhailiú miotail thrasdultacha inmheánach sa ghrúpa gcoitinne. Sna dúile ceimiceacha mbeadh aon ghnéithe agus airíonna lantanam coibhéiseach nó actinium. Sin an fáth na lanthanides agus achtainídí bhaint as an tábla na n-eilimintí ceimiceacha.

Mar a théann an chumraíocht leictreonach f-fo-shraith hairíonna miotal

Amhail adubhramar roimh, le seasamh na lanthanides agus achtainídí sa chóras tréimhsiúla chinneann go díreach a dtréithe fisiciúla agus ceimiceacha. Mar shampla, tá iain cerium, gadailiniam, agus eilimintí eile den teaghlach lanthanide chuimhneacháin maighnéadach ard mar gheall ar na gnéithe struchtúracha f-fo-shraith. Is féidir miotail mar dopants úsáid do leathsheoltóirí a bhfuil airíonna maighnéadach tháirgeadh. Sulfides teaghlaigh Eilimintí actinium (m.sh., prótachtainiam shuilfíd, tóiriam) ina n-móilíní a bhfuil measctha cineál nascáil ceimiceach: ianach-comhfhiúsacha nó chomhfhiúsacha-mhiotalacha. Tá an gné seo struchtúrtha mar thoradh ar theacht chun cinn na airíonna fisiciúla agus ceimiceacha nua agus fónamh mar fhreagra ar an gceist ar cén fáth go bhfuil na lanthanides agus achtainídí airíonna fluaraiseacha. Mar shampla, glows sampla de airgid actinium sa Glow bluish dorcha. Tá sé seo mar gheall ar an ngníomh na n-ian miotail leictreach atá ann faoi láthair, fótón solais, a tharlaíonn faoi thionchar an excitation na n-adamh agus leictreoin iontu "léim" go leibhéal fuinnimh níos airde agus ansin ar ais chuig a n-orbit ina stad. Is ar an gcúis go bhfuil na lanthanides agus achtainídí phosphors.

Na hiarmhairtí a laghdú ar an gathanna ianach na n-adamh

Ag lantanam agus actinium, cosúil le gnéithe óna muintir, laghdú monotonic i táscairí méid gathanna na n-ian miotail. Sa cheimic, i gcásanna den sórt sin a labhairt ar an lanthanide agus achtainíde comhbhrú. An tacar cheimic patrún seo a leanas: le muirear méadú ar an núicléas na n-adamh, nuair is leis na heilimintí ceann agus an tréimhse chéanna agus a n-laghdú gathanna. Is féidir é seo a mhíniú mar seo a leanas: do mhiotail cosúil le cerium, praiséidimiam, neoidimiam, líon na leibhéal fuinnimh na n-adamh agus i gcónaí cothrom le go dtí sé. muirir núicléis, áfach incrimintithe faoi seach ag duine agus is ionann 58, 59, 60. Ciallaíonn sé seo go bhfuil méadú ar fórsa na tarraingthe ar na sliogáin istigh leictreon i dtreo an núicléas luchtaithe go deimhneach. Mar thoradh air sin tá laghdú ar an gathanna na n-adamh. Na comhdhúile miotail ianach le méadú ar líon adamhach de na radii ianach a laghdú chomh maith. Breathnaíodh Athruithe chineál céanna sa teaghlach eilimintí actinium. Sin an fáth na lanthanides agus achtainídí Tugtar cúpla. Laghdú gathanna ian mar thoradh go príomha ar lagú na hairíonna bunúsacha na hiodrocsaídí de Ce (OH) _3, Pr (OH) _3, agus an bonn de lutetium foilseáin cheana airíonna amfaiteireach.

torthaí gan choinne mar thoradh líonadh 4f-sublevel leictreoin unpaired i bhfithiseáin le leath an adamh europium. adamh sé nach bhfuil ga laghdaithe, ach tháinig méadú. I seo a leanas a fhoilsiú i sraith de lanthanides gadailiniam 5d-sublevel, tá ceann leictreon 4f-sublevel cosúil leis AE. cúiseanna a leithéid de struchtúr laghdú tobann i ga adaimh gadailiniam. Tá feiniméan den chineál céanna a breathnaíodh i péire de ytterbium - lutetium. An chéad ghné den ga adaimh de bharr chur i gcrích líonadh 4f-fo-shraith mór, cé go lutetium laghduithe sé go tobann amhail ar an leictreon chuma faoi deara 5d-sublevel. Ní I actinium agus eilimintí radaighníomhacha eile sa gathanna teaghlaigh de adamh agus ian a athrú monotonically, ach chomh maith leis sin de na lanthanides, i Raidió Rí Rá. Dá bhrí sin, is iad na lanthanides agus achtainídí eilimintí ina bhfuil airíonna ar a gcomhdhúile ag brath correlatively ar an ga ianach agus struchtúr na sliogáin leictreon na n-adamh.

stáit valence

Tá lanthanides agus achtainídí eilimintí a ndearnadh a shaintréithe go leor den chineál céanna. Go háirithe, baineann sé le n-ocsaídithe sna hiain valence agus adaimh. Mar shampla, tóiriam, prótachtainiam, ag taispeáint fiús de thrí, sna comhdhúile de Th (OH) _3, PaCl _3, THF _3, Pa ₂ (CO _{3) 3.} Gach ceann de na substaintí atá dothuaslagtha agus tá na airíonna ceimiceacha céanna leis na miotail ó teaghlaigh lantanam: .., cerium, praiséidimiam, neoidimiam, agus mar sin de i lanthanides de na comhdhúile sin a bheith chomh maith trivalent. Tá na samplaí a chruthú ar an cirte ár dearbhú go bhfuil na lanthanides agus achtainídí - cúpla. Tá siad airíonna fisiceacha agus ceimiceacha cosúil. Is féidir é seo a mhíniú go príomha ar an struchtúr na bhfithiseán leictreon in adamh an dá teaghlaigh na ndúl trasdultach inmheánach.

airíonna miotail

Tá na hionadaithe an dá ghrúpa miotail a á chur i gcrích 4f-, 5f-, chomh maith le d-sublevels. Lantanam agus gnéithe tearc a dtugtar a chlann. Tá a n-airíonna fisiceacha agus ceimiceacha chomh cosúil go leith faoi choinníollacha saotharlainne, tá siad scartha le deacracht mhór. Torthaí go minic ar an stát ocsaídiúcháin +3, tá eilimintí sraith lantanam leor cosúlachtaí le miotail chré-alcaileacha (bhairiam, cailciam, strointiam). Tá achtainídí freisin miotail thar a bheith gníomhach chomh maith chomh maith radaighníomhach.

Gnéithe struchtúracha na lanthanides agus achtainídí agus airíonna dteagmháil mar shampla, mar shampla, go mín roinnte pireafóracha. Is laghdú ar an méid na n lattices criostalach miotail duine-lárnaithe ann freisin. Cuir go léir na dúile ceimiceacha an dá teaghlach - le miotail le Sheen silvery, mar gheall ar an imoibríocht ard ar an aer darkening tapa. Tá siad clúdaithe ag scannán ocsaíd seach a chosaint ó ocsaídiúcháin a thuilleadh. Tá gach gnéithe teasfhulangacha sách amháin neiptiúiniam, agus plútóiniam, tá an teocht leá go mór faoi bhun 1,000 ° C.

imoibrithe ceimiceacha Saintréith

Mar a dúradh cheana, is iad na lanthanides agus achtainídí ceimiceach miotail gníomhach. Dá bhrí sin, is féidir lantanam, cerium agus baill eile den teaghlach a bheith ag baint go héasca le substaintí simplí - halaiginí, chomh maith le fosfar, carbón. Is féidir lanthanides idirghníomhú freisin le aonocsaíd charbóin agus dé-ocsaíd charbóin araon. Tá siad in ann uisce a dhianscaoileann freisin. Chomh maith le salainn simplí, ar nós m.sh. SeCl ₃ nó PRF _3, cruthaíonn siad salainn dúbailte. Go ceimic anailíseach, áitiú áit thábhachtach an t-imoibriú leis an lanthanide miotail-glicín agus aigéid citreach. An mar thoradh air comhdhúile casta próisis den sórt sin i bhfeidhm do dheighilt meascán de lanthanides, ar nós mianaigh.

Trí imoibriú le níotráit, clóiríd agus aigéid sulfáit, foirm miotail na salainn chomhfhreagracha. Tá siad go héasca intuaslagtha in uisce agus tá sé go héasca in ann a fhoirmiú hiodráití criostalach. Ba chóir a thabhairt faoi deara go bhfuil na tuaslagáin uiscí salann lanthanide daite, atá mhíniú trí láithreacht ina iain faoi seach. salann réitigh Samarium nó praiséidimiam glas Neoidimiam - dearg-corcra, europium agus promethium - pink. Ó tharla go bhfuil na hiain i stát ocsaídiúcháin +3 daite, tá sé in úsáid sa cheimic anailíseach bhrath iain miotail, lanthanides (mar a thugtar orthu imoibriú ard-chaighdeán). Chun na críche céanna a úsáid freisin modhanna anailíse ceimiceach ar nós crystallization codánach agus malartú ian crómatagrafaíocht.

Is féidir In dhá cheann de ghrúpa achtainídí na n-eilimintí a idirdhealú. Tá sé seo Berkeley, feirme, meindiléiviam, Nobelium, láirinciam agus úráiniam, neiptiúiniam, plútóiniam, omeretsy. Bhfuil airíonna ceimiceacha cosúil leis an chéad miotail amháin agus lantanam as a chlann. tá Gnéithe den dara grúpa saintréithe ceimiceacha an-chosúil (comhionann go dá chéile). Gach achtainídí idirghníomhú go tapa le neamh-mhiotail: sulfair, nítrigin, charbóin. Le legandami ocsaigin cruthaíonn siad comhdhúile casta. Mar is léir, dá dteaghlaigh de mhiotail cosúil le chéile le hiompar ceimiceach. Sin an fáth na lanthanides agus achtainídí miotail ar a dtugtar go minic cúpla.

hidrigine Staid córas tréimhsiúla, na lanthanides, na achtainídí

Is gá a chur san áireamh ar an bhfíric go bhfuil hidrigin go leor imoibríoch agus. Manifests sé féin, ag brath ar na coinníollacha imoibriú ceimiceach: mar ghníomhaire dí-ocsaídeoir agus ocaídiúcháin. Sin é an fáth sa chóras tréimhsiúla, tá hidrigin go comhuaineach i foghrúpaí móra de dhá ghrúpa.

Feidhmíonn an chéad hidrigin mar dí-ocsaídeoir, chomh maith le miotail alcaile, atá lonnaithe anseo. Léiríonn Hidrigin in ionad an ghrúpa 7 mar aon le heilimintí halaiginí a athléimneacht. Sa tréimhse séú tá sé, mar a luadh cheana, an teaghlach de lanthanides, a rinneadh i ndiaidh a chéile ar leith mar áis agus compactness an tábla. Tá tréimhse Seachtú grúpa na n-eilimintí radaighníomhacha le tréithe comhchosúla leis actin. Achtainídí suite lasmuigh den tábla na n-eilimintí ceimiceacha DI Mendeleev faoi teaghlach lantanam in aice. Tá na gnéithe de na laghad staidéar déanta, ós rud é an núicléas a adamh an-éagobhsaí mar gheall ar an radaighníomhaíocht. Thabhairt chun cuimhne go bhfuil na lanthanides agus achtainídí ndúl trasdultach inmheánach, agus go bhfuil a saintréithe fisiciceimiceacha an-chosúil.

Modhanna Stiúrthóireacht tháirgeadh thionscal na miotail

Ach amháin tóiriam, prótachtainiam agus úráiniam, atá léirithe ag díreach ó mianta, is féidir achtainídí eile Ullmhóidh samplaí de sreabhadh miotail úráiniam tapa neodrón ag gluaiseacht ruithniúcháin a. I neptunium scála tionsclaíoch agus plútóiniam a bhaintear as breosla caite ó imoibreoirí núicléacha. Tabhair faoi deara go achtainídí fháil - is cothrom casta agus costasach próiseas, na modhanna is mó a bhfuil malairte ian agus eastóscadh ilchéime. Lanthanides, ar a dtugtar eilimintí tearc, a fhaightear trí leictrealú clóirídí nó fluorides. Chun a fháil lanthanides ultrapure, úsáidtear modh metallothermal.

Cá háit a ndéanfaidh ndúl trasdultach inmheánach i bhfeidhm

Is é an speictream úsáid miotal atá muid ag staidéar sách leathan. Do theaghlach de actinium - is é, thar aon rud eile, airm núicléacha agus fuinneamh. Tá achtainídí tábhachtacha i gcúrsaí leighis, a bhrath flaw, anailís gníomhachtaithe. Is féidir neamhaird a dhéanamh ar an úsáid a bhaint as lanthanides agus achtainídí, mar gabhála neodrón i bhfoinsí imoibreoirí núicléacha. Lanthanides úsáid freisin mar breiseanna chóimhiotalach a iarann agus cruach, chomh maith le i dtáirgeadh phosphors.

Dáileadh i nádúr

Ocsaídí achtainídí agus lanthanides a dtugtar go minic siorcóiniam, tóiriam, créanna itriam. Tá siad foinse mhór d'ullmhú na miotail comhfhreagracha. Úránas, mar go bhfuil an t-ionadaí is mó de na achtainídí i ciseal seachtrach an litisféar i bhfoirm ceithre chineál mianta nó mianraí. Gcéad dul síos, tá sé úráininít, a bhfuil dé-ocsaíd úráiniam. Is é an cion ard de mhiotal. Is minic ag gabháil leis thaiscí dé-ocsaíde úráiniam raidiam (féitheacha). Tá siad le fáil i Ceanada, an Fhrainc, tSáír. Coimpléisc de tóiriam agus méine úráiniam bhfuil go minic mianta luachmhara eile de mhiotail cosúil le óir nó airgid.

Fardal de na hamhábhair a saibhir sa Rúis, An Afraic Theas, Ceanada agus an Astráil. Go bhfuil roinnt carraigeacha dríodair an carnotite mianraí. A struchtúr, chomh maith le úráiniam, cróm agus má théann sé ceann eile. An cineál ceathrú úráiniam amh - a méine fosfáit agus zhelezouranovye sclátaí. Tá a n-cúlchistí i Maracó, an tSualainn agus na Stáit Aontaithe. An mheas faoi láthair tuar dóchais inti mar thaiscí guail agus lignít ina bhfuil eisíontais úráiniam. Déantar iad a tháirgeadh sa Spáinn, Poblacht na Seice, chomh maith le dhá stát SAM - Tuaisceart agus Dakota Theas.