Кіріспе
Периодикалық кестедегі 7-қатардағы кез келген элемент – 7-ші кезең элементі химиялық элементтердің периодикалық кестесінің жетінші қатарында (немесе кезеңінде) орналасқан химиялық элементтердің бірі. Периодикалық кесте элементтердің атомдық нөмірінің артуымен олардың химиялық қасиеттеріндегі қайталамалы (периодикалық) тенденцияларды көрсету үшін қатарлармен құрылған: химиялық қасиеттері қайталана бастағанда жаңа қатар басталады, яғни ұқсас қасиеттері бар элементтер бір тік бағанға түседі. Жетінші кезеңде 32 элемент бар, бұл 6-шы кезеңмен тең ең көп саны болып табылады, францийден басталып, қазірге дейін ашылған ең ауыр элемент – оганесонмен аяқталады. Қағида бойынша, 7-ші кезең элементтері алдымен 7s қабықшаларын, содан кейін 5f, 6d және 7p қабықшаларын осы ретпен толтырады, бірақ уран сияқты ерекшеліктер де бар.
A period 7 element is one of the chemical elements in the seventh row (or period) of the periodic table of the chemical elements. The periodic table is laid out in rows to illustrate recurring (periodic) trends in the chemical behavior of the elements as their atomic number increases: a new row is begun when chemical behavior begins to repeat, meaning that elements with similar behavior fall into the same vertical columns. The seventh period contains 32 elements, tied for the most with period 6, beginning with francium and ending with oganesson, the heaviest element currently discovered. As a rule, period 7 elements fill their 7s shells first, then their 5f, 6d, and 7p shells in that order, but there are exceptions, such as uranium.
Қасиеттері
7-ші кезеңдегі барлық элементтер радиоактивті. Бұл кезең актинидтерді қамтиды, соның ішінде ең ауыр ядросы бар табиғи элемент – плутоний; ал келесі элементтерді жасанды түрде жасау қажет. Алғашқы бес синтетикалық элемент (америцийден эйнштейнийге дейін) қазір макроскопиялық көлемде қолжетімді, бірақ көпшілігі өте сирек, тек микрограмм мөлшерінде немесе одан да аз мөлшерде ғана дайындалған. Кейінгі трансактинид элементтері зертханаларда бірнеше атомдық партиялар түрінде ғана анықталды. Осы элементтердің көпшілігі сирек болғандықтан, тәжірибелік нәтижелер толыққанды емес, олардың кезеңдік және топтық тенденциялары басқа кезеңдерге қарағанда нашар анықталған. Франций мен радий өз топтарына тән қасиеттер көрсетсе де, актинидтер лантаноидтарға қарағанда әлдеқайда кең ауқымды мінез-құлық пен тотығу күйлерін көрсетеді. Бұл ерекшеліктер спин-орбиталық байланыстың жоғары дәрежесі және релятивистік эффектілер сияқты әртүрлі факторларға байланысты, бәрі де олардың массивті атомдық ядроларынан туындаған өте жоғары оң электр зарядынан туындайды. Периодикалық заңдылық 6d сериясы бойынша көбінесе сақталады және московий мен ливерморий үшін де болжанады, бірақ қалған 7p элементтері – нихоний, флеровий, теннессин және оганесон өз топтары үшін күтілетін қасиеттерден мүлдем өзгеше болады деп күтілуде.
S-блок
Франций мен радий 7-ші кезеңнің s блокты элементтерін құрайды. Франций (Fr, атомдық нөмірі 87) – астатинге, радийге және радонға ыдырайтын жоғары радиоактивті металл. Ол ең төмен электрожағымды элементтердің бірі, екіншісі – цезий. Алкали металлы ретінде оның бір валентті электроны бар. Францийді 1939 жылы Францияда Маргарита Перей (элементтің аты осы елден алынған) ашқан. Бұл синтез жолымен емес, табиғатта табылган соңғы элемент. Зертханадан тыс жерде франций өте сирек кездеседі, оның іздері уран мен торий кендерінде табылады, онда франций-223 изотопы үнемі түзіліп, ыдырайды. Жер қыртысында кез келген уақытта 20–30 г (бір унция) шамасында ғана бар; қалған изотоптар толығымен синтетикалық. Зертханада өндірілген ең ірі мөлшері – 300 000-нан астам атомнан тұратын кластер. Радий (Ra, атомдық нөмірі 88) – дерлік таза ақ сілтілік жер металлы, бірақ ол тез тотығады, ауаға ұшырағанда азотпен (оттегімен емес) әрекеттесіп, қара түске өтеді. Радийдің барлық изотоптары жоғары радиоактивті; ең тұрақты изотопы – радий-226, оның жартылай ыдырау периоды 1601 жылды құрайды және ол радон газына ыдырайды. Осындай тұрақсыздық салдарынан радий люминесцентті, ақшыл көк түспен жарқырайды. Радийді 1898 жылы Мари мен Пьер Кюри ашқан. Олар уранниттен радий қосылысын бөліп алып, бес күннен кейін осы жаңалықты Франция Ғылым академиясында жариялаған. Мари Кюри мен Андре Луи Дебиерн 1910 жылы радий хлоридін электролиз арқылы радийді металл күйінде бөліп алған. Оның ашылуынан бері радий-226-ның ыдырау өнімдері болып табылатын басқа элементтердің бірнеше изотоптарына радий А және радий С сияқты атаулар берілді. Табиғатта радий уран кендерінде 1 тонна ураннитке 1/7 грамм мөлшерінде кездеседі. Радий тірі организмдерге қажет емес, ал оның радиоактивтілігі мен химиялық реактивтілігі салдарынан биохимиялық процестерге енген кезде денсаулыққа зиянды әсер етеді.
Актинидтер
Актинидтер немесе актиноидтар (IUPAC номенклатурасы) сериясы 89-дан 103-ке дейінгі атомдық нөмірлері бар 15 металл химиялық элементті, актинийден лоренцийге дейін қамтиды. Актинидтер тізбегі алғашқы элементі – актинийдің атымен аталған. Бірінен басқа барлық актинидтер f-блокты элементтер, 5f электрондық қабығының толуына сәйкес келеді; лауренций, d-блокты элемент, де актинид саналады. Лантанидтермен салыстырғанда, көбінесе f-блокты элементтер, актинидтер әлдеқайда өзгермелі валенттілікті көрсетеді. Актинидтерден торий мен уран табиғатта мол, бастапқы мөлшерде кездеседі. Уранның радиоактивті ыдырауы актиний, протактиний және плутонийдің уақытша мөлшерін тудырады, ал нептуний атомдары кейде уран кендеріндегі трансмутация реакцияларынан пайда болады. Басқа актинидтер – тек синтетикалық элементтер, бірақ плутонийден кейінгі алғашқы алты актинид Оклода өндірілген (және көп бұрын ыдырап кеткен), ал курий бұрын табиғатта жойылған радионуклид ретінде болған болуы мүмкін. Ядролық сынақтар кезінде қоршаған ортаға плутонийден ауыр кем дегенде алты актинид шығарылды; 1952 жылғы сутекті бомба жарылысынан қалған қалдықтарды талдау америций, курий, беркелий, калифорний, эйнштейн және фермийдің бар екенін көрсетті. Барлық актинидтер радиоактивті және радиоактивті ыдыраған кезде энергия бөліп шығарады; табиғатта кездесетін уран мен торий және синтетикалық жолмен өндірілген плутоний – Жер бетіндегі ең көп таралған актинидтер. Олар ядролық реакторларда және ядролық қаруларда қолданылады. Уран мен торийдің де қазіргі немесе тарихи қолданылулары әртүрлі, ал америций қазіргі заманғы түтін детекторларының иондау камераларында қолданылады. Периодтық кестеде лантаноидтар мен актинидтер әдетте кестедегі негізгі бөлігінің астында екі қосымша қатар ретінде көрсетіледі. 7-ші кезеңдегі барлық трансактинидтер оганесонға (118 элемент) дейін ашылған. Трансактинидтер – трансураникалық элементтер, яғни олардың атомдық саны уранның (92) атомдық санынан жоғары, актинид. Актинидтерден атомдық санының көп болуының қосымша айырмашылығы бірнеше жағынан маңызды: трансактинид элементтерінің барлығы негізгі күйде 6d субқабықта электрондары бар (және осылайша d-блогына жатады). Тіпті көптеген трансактинидтердің ең ұзақ өмір сүретін изотоптарының жартылай ыдырау мерзімі өте қысқа, секундтар немесе одан да кіші бірліктермен өлшенеді. Элементтерді атау дауы алғашқы бес немесе алты трансактинид элементтеріне қатысты болды. Осылайша, бұл элементтер олардың ашылуы расталғаннан кейін көп жылдар бойы үш әріпті жүйелі атауларды қолданды. (Әдетте, үш әріпті белгілер табылғаннан кейін салыстырмалы түрде қысқа уақыт ішінде екі әріпті белгілермен ауыстырылады.) Трансактинидтер радиоактивті және тек лабораторияда синтетикалық жолмен алынады. Бұл элементтердің ешқайсысы макроскопиялық үлгіде жиналған емес. Трансактинид элементтерінің барлығы ядролық физиктер мен химиктердің немесе элементтердің синтезіне қатысқан маңызды орындардың есімдерімен аталған. Химия бойынша Нобель сыйлығының иегері Гленн Т. Сиборг, актинидтер тізбесін қабылдауға әкелген актинидтер тұжырымдамасын алғаш ұсынған, сонымен қатар 104-121 элементтерден тұратын трансактинидтер тізбесінің және шамамен 122-153 элементтерге дейінгі суперактинидтер тізбесінің бар екенін ұсынды. Трансактинидтік сеаборгиум оның құрметіне аталған. IUPAC элементтің өмір сүру ұзақтығы 10−14 секундтан артық болса, оның электронды бұлтты қалыптастыру үшін ядроға қажетті уақыт болса, ол элемент деп анықтайды.
The transactinide elements all have electrons in the 6d subshell in their ground state (and thus are placed in the d block). Even the longest lasting isotopes of many transactinide elements have extremely short half lives, measured in seconds or smaller units. The element naming controversy involved the first five or six transactinide elements. These elements thus used three letter systematic names for many years after their discovery had been confirmed. (Usually, the three letter symbols are replaced with two letter symbols relatively shortly after a discovery has been confirmed.) Transactinides are radioactive and have only been obtained synthetically in laboratories. None of these elements has ever been collected in a macroscopic sample. Transactinide elements are all named after nuclear physicists and chemists or important locations involved in the synthesis of the elements. Chemistry Nobel Prize winner Glenn T. Seaborg, who first proposed the actinide concept which led to the acceptance of the actinide series, also proposed the existence of a transactinide series ranging from element 104 to 121 and a superactinide series approximately spanning elements 122 to 153. The transactinide seaborgium is named in his honor. IUPAC defines an element to exist if its lifetime is longer than 10−14 seconds, the time needed for the nucleus to form an electronic cloud.