Referat.me

Название: Актиноиды

Вид работы: реферат

Рубрика: Биология и химия

Размер файла: 16.7 Kb

Скачать файл: referat.me-21850.docx

Краткое описание работы: Актиноиды (актиниды), семейство из 14 радиоактивных элементов III гр. 7-го периода периодич. системы (ат. н. 90-103), следующих за актинием.

Актиноиды

(актиниды), семейство из 14 радиоактивных элементов III гр. 7-го периода периодич. системы (ат. н. 90-103), следующих за актинием: торий Th, протактиний Ра, уран U, нептуний Np, плутоний Ри, америций Am, кюрии Cm, берклий Bk, калифорний Cf, эйнштейний Es, фермий Fm, менделевий Md, нобелий No и лоуренсий Lr (для последних двух элементов название не общепринято). Актиноиды объединяются, подобно лантаноидам, в особую группу благодаря сходству конфигураций внеш. электронных оболочек их атомов (см. табл.), чем обусловлена близость мн. хим. св-в. Гипотеза о существовании в 7-м периоде семейства актиноидов была выдвинута Г. Сиборгом в начале 1940-х гг.

При последоват. переходе от Ас к Lr новые электроны заполняют, как и у лантаноидов, места не на внеш. оболочках-шестой и седьмой, а более близкую к ядру оболочку 5f Вследствие этого строение двух внеш. оболочек оказывается одинаковым. У первых актиноидов (до Am) энергии связи 5f-и 6d-электронов с ядром атома мало различаются, причем иногда энергия связи 5f-электронов больше энергии связи 6d-электронов. Поэтому у атомов и ионов элементов, непосредственно следующих за Ас, могут заполняться 5f-и(или) 6Л-оболочки.

Степени окисления актиноидов чрезвычайно разнообразны; первые члены семейства, в отличие от лантаноидов, имеют неск. степеней окисления. Так, Th, Ра и U образуют Наиб. устойчивые соед. в степенях окисления соотв. + 4, + 5 и + 6. Начиная с Am Наиб. устойчива степень окисления 4- 3; Cm и Bk в водных р-рах, кроме степени окисления + 3, могут иметь относительно устойчивую степень окисления + 4, a Cf, Es, Fm, Md и No-также + 2.

ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИНОИДОВ И АКТИНИЯ

Ат. н.

Символ

Электронная конфигурация

Степень окисления

Атомный радиус, нм

Ионный радиус, нм

М3+ М4 +

89

Ас

6s26p66d17s2

+ 3

0, 188

0, 1071 —

90

Th

5f76s26p66d27s2

+ 3, +4

0, 180

0, 1051 0, 0984

91

Ра

5f26s26p66dl7s2(или 5f'6s26p66d27s2

+ 3, +4, +5

0, 163

0, 1034 0, 0944

92

U

5f36s26p66d17s2

от +3 до +6

0, 156

0, 1005 0, 0929

93

Np

5f56s26p67s2

от +3 до +7

0, 155

0, 0986 0, 0913

94

Ри

5f66s26p67s2

от +3 до +7

0, 160

0, 0974 0, 0896

95

Am

5f76s26p67s2

от +2 до +7

0, 174

0, 0962 0, 0888

96

Cm

5f4s26p66d17s2

от +3 до +6

0, 175

0, 0946 0, 0886

97

Bk

5f86s26p66d17s2 (или 5f96s26p67s2)

+ 3, +4

0, 0935 0, 0870

98

Cf

5fio6s26p67s2

+ 2, + 3, +4

0, 169

0, 0962 —

99

Es

5f116s26p67s2

+ 2, +3

0, 0953 —

100

Fm

5f126s26p67s2

+ 2, +3

_

0, 0943 -

101

Md

5f136s26p67s2

+ 1, - 1-2, +3

_

0, 0934 —

102

(No)

5f'146s26p67s2

+ 2, +3

_

0, 0928 —

103

(Lr)

Sf146s26p66d17S2

+ 3

0, 0921 —

Родственные соед. актиноидов и самого Ас часто изоструктурны, причем с ростом атомного номера параметры кристаллич. решеток монотонно уменьшаются. По мере увеличения заряда ядра снижаются значения ионных радиусов, т.е. наблюдается "актиноидное сжатие" (аналогичное "лантаноид-ному сжатию"), обусловленное последоват. заполнением электронами 5f-оболочки (для лантаноидов-4f-оболочки). Разница в энергиях ионизации отд. актиноидов невелика, что также является одной из причин близости их хим. св-в.

Из актиноидов в природе распространены только U и Th; в малых кол-вах встречаются изотопы Ра-дочерние продукты распада U и Th, а также следовые кол-ва Np и Рu, образующиеся при ядерных р-циях изотопов U с нейтронами спонтанного деления. Периоды полураспада даже Наиб. устойчивых нуклидов других актиноидов столь коротки, что в земной коре они отсутствуют.

Актиноиды-серебристо-белые металлы, темнеющие на воздухе; в мелкораздробленном состоянии пирофорны. Реакцион-носпособны. Плотность большинства актиноидов близка к 20 г/см3. Наиб. легкоплавки Np и Ри (т. пл. ок. 640 °С), остальные плавятся выше 1000°С. Т-ры кипения актиноидов превышают 3000°С.

Актиноиды легко реагируют с Н2, О2, N2, S, галогенами и др. неметаллами. По хим. поведению Наиб. близки между собой U, Np, Ри и Am. Элементы Bk, Fm, Md, No и Lr по хим. св-вам подобны лантаноидам. Актиноиды склонны к образованию комплексных соед. (особенно с кислородсодержащими лигандами), при этом, как и в случае лантаноидов, для них характерны высокие координационные числа, вплоть до 12.

Важное практич. значение в связи с проблемами переработки облученного ядерного топлива и разделения актиноидов имеет химия водных р-ров актиноидов. В кислых водных р-рах существуют 4 вида катионов - М3+ , М4+ , MO+2 и МО22+. Для Np открыт и пятый тип, вероятно, NpO+3. Ионы типа МO+2 и МО22+ обладают весьма прочной связью М—О. Энергии Гиббса образования ионов актиноидов в разных степенях окисления близки между собой, поэтому в р-ре могут одновременно присутствовать разл. ионы (как в случае Pu - в степенях окисления от +3 до +6, а в щелочных р-рах и + 7). Легкость перехода актиноидов из одной степени окисления в другие при окислит.-восстановит. р-циях используют для их разделения. Для соед. актиноидов в водных р-рах характерны гидролиз, полимеризация, комплексообразование, диспропорционирование, а также р-ции, вызываемые интенсивным самооблучением.

Все актиноиды, кроме Th, Pa и U, получают искусственно - облучением U и др. элементов нейтронами. Так, Np и Ри выделяют из отработанного ядерного топлива (они образуются при захвате ядрами 238U нейтронов, возникающих при делении 235U). Изотопы элементов, следующих за Ри, получают при последоват. захвате нейтронов ядрами 239Рu в ядерных реакторах, элементы с ат. н. 100-103-бомбардировкой Pu, Am и Cm ядрами В, С или N, ускоренными на циклотроне. Выделение и очистка актиноидов-сложный многостадийный процесс, осуществляемый преим. с использованием методов ионного обмена и экстракции.

Наиб, практич. значение имеют U, Pu, Th и Np. Нуклиды 235U и Pu-топливо в ядерной энергетике, источники энергии в ядерном оружии; 238Рu и 244Сm используют в произ-ве ядерных источников электрич. тока в бортовых космич. системах. Торий - перспективное ядерное топливо в уран-ториевых реакторах; Np применяют при произ-ве 238рu Нек-рые нуклиды актиноидов используют в медицине, дефектоскопии, активац. анализе и др.

Все актиноиды и их соед. чрезвычайно токсичны, что обусловлено их радиоактивностью.

Список литературы

Вдовенко В. М., Современная радиохимия, М., 1969;

Москвин А. И., Координационная химия актиноидов, М.. 1975;

Лантаиоилы и актиноиды, под ред. К. У. Бэгналла, пер. с англ., М., 1977;

Борин Л.Л., Карелин А.И., Термодинамика окислительно-восстановительных процессов в технологии актиноидов, М., I977;

Симакин Г. А. [и др.], "Радиохимия", I977, т. 19, в. 4, с. 560-64;

Лебедев И. А., Мясоедов Б. Ф., там же, 1982, т. 24, в. 6, с. 700-28. Б. В. Громов.

Похожие работы

  • Возможность использования надземной части полыней, произрастающих на территории Томской области, в качестве источника макро- и микроэлементов

    Методом нейтронно-активационного анализа установлено содержание 15 элементов в полыни, произрастающей на территории Томской области. Методом спектрофотометрического анализа, основанного на способности кремниевой кислоты давать с ионами молибдена в кислой среде растворимую кремнемолибденовую кислоту, определено количественное содержание кремния.

  • Биохронологические методы

    Определение возраста по годичным кольцам, или дендрологический метод, дает абсолютные данные за последние 3000 лет истории Земли. Они основываются на том, что деревья ежегодно откладывают кольца роста, благодаря которым утолщаются стволы.

  • Норвежский лемминг — Lemmus lemmus

    Настоящие лемминги — небольшие пушистые зверьки, многочисленные обитатели тундры. Длина тела 10 - 15 см, хвоста всего 1, 8-2, 6 см. Хвост и маленькие ушки густо опушены и почти не выступают из меха. Лапки короткие, ступни покрыты мехом.

  • Безотходные производства

    Безотходные производства в химической технологии (безотходная технология), осуществляются по оптимальным технологоческим схемам с замкнутыми (рециркуляционными) материальными и энергетическими потоками.

  • Периодическая система элементов Д.И. Менделеева

    Принцип Паули. Распространенность химических элементов во вселенной и на земле. Химическая связь и структура химических соединений. Синтез новых материалов.

  • Биология лишайников

    Как могут лишайники выживать в условиях среды, столь неблагоприятных для любой другой формы жизни? Одно время полагали, что секрет их успеха связан с защитой водоросли или цианобактерии от высыхания грибным симбионтом.

  • Система нитрат европия - алюминат натрия - вода при 20 С

    Согласно литературным источникам, алюминаты редкоземельных элементов получают спеканием оксидов металлов, прокаливанием смеси термически нестойких солей, взаимодействием расплавленных хлоридных смесей в токе газообразного кислорода.

  • Гадолиний

    Гадолиний (от имени Ю. Гадолина; лат. Gadolinium) относится к редкоземельным элементам (входит в иттриевую подгруппу лантаноидов).

  • Современная форма таблицы Менделеева

    Из истории создания и развития периодической системы. Новая форма таблицы.

  • Периодический закон Д.И. Менделеева

    Физический смысл химической периодичности.