Химические элементы

Если посмотрим в основную часть таблицы, где находится лантан, имеющий порядковый номер 57, а затем взглянем на следующий за ним элемент гафний под номером 72, то у нас логично возникнет вопрос: «а где же еще 14 элементов?» или «почему нумерация сбилась?» Чтобы ответить на эти вопросы, давайте взглянем под таблицу Менделеева, так сказать, в ее «подвал». Там мы увидим две строчки элементов, которые почему-то находятся не в самой таблице: церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, туллий, иттербий, лютеций. И нумерация их от 58 до 71, как раз те самые недостающие элементы.

Эти элементы можно было оставить в самой таблице и не выносить их под нее, но тогда таблица получилась бы очень длинной и ее сложно было бы печатать. Поэтому для удобства их разместили в «подвале» таблицы.

Теперь давайте разберем физический смысл выноса данных элементов под таблицу. Мы уже рассмотрели s, p и d элементы. Мы знаем, что чем дальше от ядра атома находятся электронные оболочки, тем более причудливой формы они становятся. Электроны в атомах всегда занимают устойчивые орбитали, где они обладают минимумом энергии. В случае с лантаноидами то же самое. Так получается, что 58 электрону выгоднее находиться не на d-орбитали, а на f-орбитали. Причем энергетически он находится ниже, чем на 5d-орбитали. Этот 58 электрон и все остальные до 71 включительно располагаются на 4f орбитали, так как находиться там энергетически выгоднее. Отвечать почему, мы не будем, так как придется влезать в дебри квантовой механики.

По своим свойствам лантаноиды очень похожи друг на друга. Это приводит к тому, что в природе они всегда сопутствуют друг другу. А это в свою очередь приводит к тому, что их трудно разделить и получить индивидуальные металлы этих элементов. Все лантаноиды делят на две группы: цериевую и иттриевую. К цериевой группе относятся лантан и все элементы от церия до гадолиния включительно. К иттриевой группе относятся элементы от тербия до лютеция. Внутри этих подгрупп свойства элементов еще более схожи между собой. Деление на данные группы связано с электронными конфигурациями данных элементов и провалами электронов с одного уровня на другой.

Актиноиды

Кроме латаноидов в таблице существует еще одна группа элементов, которые также находятся в этом «подвале» — актиноиды. Как вы уже поняли, они называются в честь родоначальника этого ряда — актиния. В этот ряд входит 14 элементов от тория до лоуренция, плюс сам актиний. Все они радиоактивны.

Актиний, торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермий, менделевий, нобелий, лоуренсий. Данная группа элементов интересна тем, что в нее входят все три кита атомной энергетики — торий, уран, плутоний.

Как и в случае с лантаноидами, все элементы ряда актиноидов имеют схожие химические свойства. Это приводит к тому, что разделить их между собой химическими методами крайне тяжело.

Актиний. Отец рода

Молодой химик Дебьерн в 1899 году предложил назвать новый открытый элемент актинием (от греческого «излучение, свет») по аналогии с радием. Правда говоря, здесь существует небольшой парадокс: элемент, названный «излучающим», не мог быть открыт по его излучению. Самый долгоживущий изотоп ²²⁷Ac распадается, испуская очень мягкие, малоэнергетичные бета-лучи. Проще говоря, атомы актиния данного сорта превращаются в атомы другого элемента, при этом испуская из себя электроны. Ученые того времени не обладали оборудованием, которое было бы способно зафиксировать такое излучение. Дебьерн открыл новый элемент не по его излучению, а по излучению его дочерних продуктов. По сути дела, он фиксировал излучение изотопа тория, который и является дочерним продуктом деления актиния.

Актиний подобен лантану и имеет схожие химические свойства, так как они имеют одинаковую валентность III, близкие атомные радиусы и почти идентичное строение большинства соединений. Содержание актиния в природе измеряется десятимиллиардной долей процента. Однако его все же удалось получить в элементарном виде, то есть в виде чистого металла.

Оказалось, что актиний — серебристо-белый металл, довольно тяжелый (плотность чуть больше 10 г/см³, для сравнения плотность воды 1 г/см³), при этом весьма химически активный. Температуры плавления и кипения определены теоретически и примерно составляют 1040 °C и 3200 °C соответственно.

Пока что это все, что известно про данный элемент. И скорее всего, еще не скоро актиний будет хорошо изученным элементом.

Торий. Божественный