F – элементы 6-го периода периодической системы

В семейство актиноидов входят торий Тh, протактиний Ра, уран U, нептуний Nр, плутоний Рu, америций Аm, кюрий Сm, берклий Вk, калифорний Сf, эйнштейний Еs, фермий Fm,, менделевий Md, нобелий Nо и лоуренсий Lu.

Уран U, торий Тh и протактиний Ра содержатся в земной коре. Остальные актиноиды в природе не встречаются (за исключением ничтожных количеств нептуния и плутония) и были получены в 1940—1961 гг. искусственным путем с помощью ядерных реакций. Все актиноиды радиоактивны. При этом чем тяжелее ядро, тем более заметной становится роль спонтанного деления ядер. Если период полураспада при спонтанном делении урана составляет примерно 10¹⁸ лет, то для плутония он равен 10¹⁰ годам, для кюрия — 10⁶ годам, для калифорния — порядка 1 года, для фермия — нескольким часам. Для наиболее устойчивого изотопа нобелия ²⁵⁶Nо — 1500 с. В настоящее время возможности получения ₉₃NpР и ₉₄Рu исчисляются в килограммах; ₉₅Аm и ₉₆Сm — в десятках граммов, ₉₇Bk и ₉₈Сf — в миллиграммах, ₉₉Еs — в микрограммах; остальные актиноиды — лишь в «штуках» атомов. В соответствии с этим из актиноидов лучше других изучены первые семь элементов семейства. Сведения об о стальных элементах получены при изучении в основном поведения их ионов в растворах и по некоторым косвенным данным. Химическое изучение актиноидов существенно затрудняется радиоактивным распадом и радиоактивными излучениями, вызывающими химические изменения в изучаемых системах.

Согласно спектроскопическим, химическим и другим данным в атомах наиболее тяжелых элементов периодической системы 7 s -, 6 d - и 5 f -состояния энергетически очень близки друг к другу. Поэтому однозначное определение их электронной конфигурации затруднено. Так, у протактиния, для которого основное состояние можно представить в виде электронной конфигурации [Rn] 5 f ²6 d ¹7 s ², это состояние настолько близко к состояниям 6 d ³7s², 5 f ¹6 d ²7 s ² или 5 f ³7 s ², что трудно установить однозначно, какое из них лучше передает электронную конфигурацию атома протактиния в невозбужденном (основном) состоянии. По мере увеличения порядкового номера элемента энергия связи 5 f -электронов с ядром атома постепенно увеличивается, а энергия связи 6 d -электронов понижается. Поэтому становится более выгодным переход 6 d -электронов в 5 f -состояние.

Вследствие особой близости 6 d - и 5 f -состояний элементы подсемейства тория (Тh—Сm) выступают как f - и как d -элементы и проявляют переменные степени окисления. По мере заполнения 5f-орбиталей электронные конфигурации атомов стабилизируются и переход 6 d -электронов в 5 f -состояние становится все более затрудненным. Поэтому элементы подсемейства берклия (Вk—Lr) ведут себя как типичные f -элементы и по свойствам близки к лантаноидам.

По аналогии с лантаноидами первые семь элементов семейства актиноидов можно объединить в подсемейство тория (Тh—Сm), а остальные семь элементов — в подсемейство берклия (Вk—Lr).

В соответствии с вышесказанным в ряду актиноидов наблюдается сначала (от Тh до Рu) повышение, а затем (от Рu до Сf) постепенное понижение высшей степени окисления:

Координационные числа актиноидов весьма разнообразны — от 4 до 12.

Дата добавления: 2014-01-07