Периодическая система хим. элементов Менделеева

Уран (хим. элемент)

Уран (лат. Uranium), U, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Менделеева, относится к семейству актиноидов, атомный номер 92, атомная масса 238,029; металл. Природный У. состоит из смеси трёх изотопов: ²³⁸U = 99,2739% с периодом полураспада T¹/₂ = 4,51·10⁹ лет, ²³⁵U = 0,7024% (T¹/₂ = 7,13·10⁸ лет) и ²³⁴U = 0,0057% (T¹/₂ = 2,48·10⁵ лет). Из 11 искусственных радиоактивных изотопов с массовыми числами от 227 до 240 долгоживущий = ²³³U (T¹/₂ = 1,62·10⁵лет); он получается при нейтронном облучении тория. ²³⁸U и ²³⁵U являются родоначальниками двух радиоактивных рядов.

Историческая справка. У. открыт в 1789 нем. химиком М. Г. Клапротом и назван им в честь планеты Уран, открытой В. Гершелем в 1781. В металлическом состоянии У. получен в 1841 франц. химиком Э. Пелиго при восстановлении UCl₄ металлическим калием. Первоначально У. приписывали атомную массу 120, и только в 1871 Д. И. Менделеев пришёл к выводу, что эту величину надо удвоить.

Длительное время уран представлял интерес только для узкого круга химиков и находил ограниченное применение для производства красок и стекла. С открытием явления радиоактивности У. в 1896 и радия в 1898 началась промышленная переработка урановых руд с целью извлечения и использования радия в научных исследованиях и медицине. С 1942, после открытия в 1939 явления деления ядер (см. Ядра атомного деление), У. стал основным ядерным топливом.

Распространение в природе. У. = характерный элемент для гранитного слоя и осадочной оболочки земной коры. Среднее содержание У. в земной коре (кларк) 2,5·10^-4% по массе, в кислых изверженных породах 3,5·10^-4%, в глинах и сланцах 3,2·10^-4%, в основных породах 5·10^-5%, в ультраосновных породах мантии 3·10^-7%. У. энергично мигрирует в холодных и горячих, нейтральных и щелочных водах в форме простых и комплексных ионов, особенно в форме карбонатных комплексов. Важную роль в геохимии У. играют окислительно-восстановительные реакции, поскольку соединения У., как правило, хорошо растворимы в водах с окислительной средой и плохо растворимы в водах с восстановительной средой (например, сероводородных).

Известно около 100 минералов У.; промышленное значение имеют 12 из них (см. Урановые руды). В ходе геологической истории содержание У. в земной коре уменьшилось за счёт радиоактивного распада; с этим процессом связано накопление в земной коре атомов РЬ, Не. Радиоактивный распад У. играет важную роль в энергетике земной коры, являясь существенным источником глубинного тепла.

Периодическая система хим. элементов Менделеева

Протактиний

Протактиний (лат. Protactinium), Pa, радиоактивный химический элемент, атомный номер 91, относится к актиноидам. Первый изотоп П. (точнее, ядерный изомер) - короткоживущий ^234mPa (период полураспада T_1/2= 1,18 мин) был обнаружен в 1913 К. Фаянсом и немецким физиком О. Герингом в радиоактивном ряду урана - радия. В 1918 О. Ган совместно с Л. Майтнер и независимо от них Ф. Содди и английский химик Дж. Кранстон получили и долгоживущий изотоп ²³¹Pa (T_1/2 = 32 400 лет), относящийся к радиоактивному ряду актиноурана. В этом ряду П. - предшественник актиния (изотоп ²²⁷Ас образуется при a-распаде ²³¹Pa), что и отражено в названии протактиний (от греч. protos - первый). Известны изотопы П. с массовыми числами 224-237 и ядерный изомер ^234m Pa. Из них наиболее устойчив ²³¹Pa с массой 231,0359. В природе как члены естественных радиоактивных рядов встречаются ²³¹Pa и ²³⁴Pa (специальное название последнего уран-зет, символ UZ), а также ^234m Pa (уран-икс-2, UX₂).

П. - один из самых малораспространённых элементов, на его долю приходится около 1x10^-10% массы земной коры.

Периодическая система хим. элементов Менделеева

Торий (хим. элемент)

Торий (лат. Thorium), Th, радиоактивный химический элемент, первый член семейства актиноидов, входящих в III группу периодической системы Менделеева; атомный номер 90, атомная масса 232,038; серебристо-белый пластичный металл. Природный Т. практически состоит из одного долгоживущего изотопа ²³²Th - родоначальника одного из радиоактивных рядов - с периодом полураспада T_1/2 = 1,39x10¹⁰ лет (содержание изотопа ²²⁸Th, находящегося с ним в равновесии, ничтожно - 1,37x10^-8%) и четырёх короткоживущих изотопов, два из которых относятся к радиоактивному ряду урана - радия: ²³⁴Th (T_1/2 = 24,1 сут) и ²³⁰Th (T_1/2 = 8,0x10⁴ лет), остальные - к ряду актиния: ²³¹Th (T_1/2 = 25,6 ч) и ²²⁷Th (T_1/2 = 18,17 сут). Из искусственно полученных изотопов наиболее устойчив ²²⁹Th (T_1/2 = 7340 лет).

Периодическая система хим. элементов Менделеева

Лантаноиды

Лантаноиды (от лантан и греч. еidos - образ, вид), лантаниды, семейство из 14 химических элементов с атомным номером от 58 до 71, расположенных в 6-м периоде системы Менделеева вслед за лантаном (табл. 1). Л. и сходные с ними элементы скандий, иттрий и лантан образуют группу редкоземельных элементов (в литературе её обозначают сокращённо РЗЭ). Такое название объясняется тем, что все эти элементы встречаются редко и дают тугоплавкие, нерастворимые в воде окислы, по старинной терминологии, - "земли". Редкоземельные элементы входят в побочную подгруппу III группы периодической системы.

По химическим свойствам Л. весьма сходны между собой, что объясняется строением электронных оболочек их атомов: по мере увеличения заряда ядра структура двух внешних электронных оболочек не меняется, т.к. происходит заполнение электронами 3-й снаружи оболочки - глубоколежащего 4f-уровня. Максимально возможное число электронов на f-уровне равно 14, что определяет число элементов семейства Л. (см. также Актиноиды, Атом, Периодическая система элементов Д. И. Менделеева). Л. подразделяются на 2 подгруппы: цериевую, включающую церий Се, празеодим Pr, неодим Nd, прометий Pm, самарий Sm, европий Eu, и иттриевую, включающую гадолиний Gd, тербий Tb, диспрозий Dy, гольмий Но, эрбий Ег, тулий Tm, иттербий Yb, лютеций Lu. Это деление обусловлено периодичностью изменения некоторых свойств внутри семейства Л.; названия подгрупп возникли исторически.

Периодическая система хим. элементов Менделеева

Элемент 112, открытый дармштадскими учёными, получил официальное название «коперниций». Этот элемент стал шестым в послужном списке учёных из Гессена.

Водород, железо, азот, сера, углерод - каждый знает названия наиболее распространённых химических элементов. В периодической таблице Менделеева они расположены по возрастанию заряда ядра. Всякий раз, когда учёные обнаруживают новые элементы, в периодической системе заполняются пробелы, которые всё ещё присутствуют на местах особенно тяжелых и нестабильных атомов.