Концепция актинида - Actinide concept

В ядерной химии концепция актинида предложил, чтобы актиниды образуют второй внутренний переходный ряд, гомологичный лантаноиды. Его происхождение связано с наблюдением лантаноидных свойств в трансурановые элементы в отличие от отчетливой сложной химии ранее известных актинидов. Гленн Т. Сиборг, один из исследователей, синтезированный трансурановые элементы, предложили концепцию актинидов в 1944 году в качестве объяснения наблюдаемых отклонений и гипотезы для руководства будущими экспериментами. Вскоре после этого он был принят, что привело к размещению новой серии актинидов, включающей элементы 89 (актиний ) до 103 (лоуренсий ) ниже лантаноидов в Дмитрий Менделеев с периодическая таблица элементов.[1]

Источник

Периодическая таблица, иллюстрирующая размещение тория и урана как переходные металлы. Несмотря на то что гафний в то время не было известно, предполагалось, что торий следует периодичности группа 4 и таким образом был помещен туда, и уран был помещен в группа 6 ниже вольфрам.

В конце 1930-х гг. Первые четыре актинида (актиний, торий, протактиний, и уран) были известны. Считалось, что они образуют четвертую серию переходных металлов, характеризующуюся заполнением 6d орбитали, в которых торий, протактиний и уран были соответственно гомологи гафния, тантал, и вольфрам.[2] Эта точка зрения была широко принята, поскольку химические исследования этих элементов показали различные высокие показатели. состояния окисления и характеристики, которые очень напоминают переходные металлы 5d.[3] Тем не менее, исследования квантовой теории Нильс Бор и в последующих публикациях предлагалось, чтобы эти элементы составляли 5ж серии, аналогичной лантаноидам, с расчетами, что первые 5f электрон должен появиться в диапазоне от атомный номер От 90 (торий) до 99 (эйнштейний ). Несоответствие между теоретическими моделями и известными химическими свойствами, таким образом, затрудняло размещение этих элементов в периодическая таблица.[2]

Первое появление концепции актинидов могло быть в периодической таблице из 32 столбцов, построенной Альфред Вернер в 1905 году. Определив расположение лантаноидов в периодической таблице, он поместил торий в качестве более тяжелого гомолога церия и оставил места для гипотетических радиоэлементов в седьмом периоде, хотя он не установил правильный порядок расположения известных актинидов.[4]

После открытий трансурановые элементы нептуний и плутоний в 1940 г. и предварительные исследования их химии поставили под сомнение их отнесение к четвертой серии переходных металлов. Эти новые элементы проявляли различные свойства, которые предполагали близкое химическое сходство с ураном, а не с их предполагаемыми гомологами переходных металлов.[3] Последующие эксперименты с неизвестными тогда элементами америций и кюрий возникли дополнительные вопросы. Сиборг и др. не удалось идентифицировать эти элементы, исходя из предположения, что они являются переходными металлами, но они были успешно разделены и обнаружены в 1944 году, исходя из предположения, что они будут химически подобны металлам. лантаноиды.[5] Дальнейшие эксперименты подтвердили гипотезу об актиниде (тогда называемом «торидами» или «уранидами»).[2] серии. Спектроскопическое исследование в Лос-Аламосская национальная лаборатория к Макмиллан, Wahl и Zachariasen указали, что орбитали 5f, а не 6d орбитали, заполнялись. Однако эти исследования не смогли однозначно определить первый элемент с 5f-электронами и, следовательно, первый элемент в ряду актинидов.[2][3]

Принятие

Открытие америция и кюрия в рамках гипотезы о том, что они похожи на лантаноиды, побудило Сиборга в 1944 году предложить своим коллегам концепцию ряда актинидов, при этом центральной предпосылкой было сходство с лантаноидами и заполнение f-орбиталей.[3] Несмотря на кажущуюся правильность, они не рекомендовали Сиборгу отправлять сообщение Новости химии и техники, опасаясь, что эта радикальная идея испортит его репутацию.[5] Тем не менее он представил ее, и она получила широкое признание; Таким образом, новая таблица Менделеева поместила актиниды ниже лантаноидов.[5] После принятия концепция актинидов оказалась ключевой в основе открытий более тяжелых элементов, таких как берклий в 1949 г.[6] Концепция актинидов объяснила некоторые из наблюдаемых свойств первых нескольких актинидов, а именно наличие степеней окисления от +4 до +6, и предложила гибридизация 5f и 6d орбиталей, электроны которых, как было показано, слабо связаны в этих элементах. Он также подтвердил экспериментальные результаты тенденции к +3 степени окисления в элементах за пределами америция.[2]

Дальнейшая разработка концепции актинидов привела Сиборга к предложению еще двух серий элементов, продолжающих установленную периодичность. Он предложил трансактинидный ряд от атомного номера 104 к 121 и суперактинид серия из атомного номера 122 к 153.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Гленн Сиборг (1946). «Трансурановые элементы». Наука. 104 (2704): 379–386. Bibcode:1946Научный ... 104..379С. Дои:10.1126 / science.104.2704.379. JSTOR  1675046. PMID  17842184.
  2. ^ а б c d е Гленн Сиборг (1994). «Происхождение концепции актинида» (PDF). Лантаноиды / актиниды: химия. Справочник по физике и химии редких земель. 18 (1-е изд.). ISBN  9780444536648. LBL-31179.
  3. ^ а б c d е Дэвид Л. Кларк (2009). Открытие плутония реорганизовало Периодическую таблицу и способствовало открытию новых элементов (PDF) (Отчет). Лос-Аламосская национальная лаборатория.
  4. ^ Филип Дж. Стюарт (2019). «Прогнозы Менделеева: успехи и неудачи». Основы химии. 21 (1): 3–9. Дои:10.1007 / s10698-018-9312-0.
  5. ^ а б c Дэвид Л. Кларк; Дэвид Э. Хобарт (2000). «Размышления о наследии легенды: Гленн Т. Сиборг, 1912–1999» (PDF). Лос-Аламос Сайенс. 26: 56–61.
  6. ^ Андреас Трабезингер (2017). «Мирный берклиум». Химия природы. 9 (9): 924. Bibcode:2017НатЧ ... 9..924Т. Дои:10.1038 / nchem.2845. PMID  28837169.