Элементы седьмого периода таблицы Менделеева

Введение

Любой элемент в 7-й строке периодической таблицы.

Элемент 7-го периода – это один из химических элементов в седьмой строке (или периоде) периодической таблицы химических элементов. Периодическая таблица организована в строки для иллюстрации повторяющихся (периодических) закономерностей в химическом поведении элементов с увеличением их атомного номера: новая строка начинается, когда химическое поведение начинает повторяться, то есть элементы с аналогичными свойствами располагаются в одних и тех же вертикальных столбцах. Седьмой период содержит 32 элемента, что является наибольшим числом наряду с 6-м периодом, начиная с франция и заканчивая оганесоном – самым тяжелым элементом, известным на данный момент. Как правило, элементы 7-го периода сначала заполняют свои 7s-оболочки, а затем 5f-, 6d- и 7p-оболочки в таком порядке, однако существуют исключения, например, уран.

Свойства

Все элементы 7-го периода радиоактивны. Этот период содержит актиноиды, включая плутоний – природный элемент с самым тяжелым ядром; последующие элементы должны быть созданы искусственно. Первые пять из этих синтетических элементов (америций, берклий, калифорний, эйнштейний и фермий) в настоящее время доступны в макроскопических количествах, однако большинство из них крайне редки и получены лишь в микрограммах или даже меньших количествах. Более поздние трансактинидные элементы были идентифицированы в лабораториях только в партиях по несколько атомов. Хотя редкость многих из этих элементов ограничивает объем экспериментальных данных, их периодические и групповые тенденции выражены менее четко, чем в других периодах. В то время как франций и радий демонстрируют типичные свойства своих групп, актиниды проявляют гораздо большее разнообразие поведения и степеней окисления, чем лантаноиды. Эти особенности обусловлены рядом факторов, включая сильное спин-орбитальное взаимодействие и релятивистские эффекты, вызванные очень высоким положительным зарядом массивных атомных ядер. Периодичность в основном сохраняется в серии 6d и прогнозируется для московия и ливермория, но четыре других элемента 7p – нихоний, флеровий, теннессин и оганесон – предположительно обладают свойствами, значительно отличающимися от ожидаемых для их групп.

Блок S

Франций и радий составляют s-блочные элементы 7-го периода. Франций (Fr, атомный номер 87) — высокорадиоактивный металл, распадающийся на астатин, радий и радон. Он является одним из двух наименее электроотрицательных элементов, другим из которых является цезий. Как щелочной металл, он имеет один валентный электрон. Франций был открыт Маргаритой Перей во Франции (в честь которой элемент получил своё название) в 1939 году. Он стал последним элементом, обнаруженным в природе, а не полученным синтетическим путём. Вне лаборатории франций встречается крайне редко, в следовых количествах в урановых и ториевых рудах, где постоянно образуется и распадается изотоп франций-223. В земной коре в любой момент времени содержится всего 20–30 г (одна унция); другие изотопы являются полностью синтетическими. Наибольшее количество, полученное в лаборатории, составляло скопление из более чем 300 000 атомов. Радий (Ra, атомный номер 88) — почти чистый белый щелочноземельный металл, но он легко окисляется, реагируя с азотом (а не с кислородом) при контакте с воздухом и чернеет. Все изотопы радия высокорадиоактивны; наиболее стабильным изотопом является радий-226 с периодом полураспада 1601 год, распадающийся на газ радон. Из-за такой нестабильности радий обладает люминесценцией, слабо светясь синим цветом. Радий в форме хлорида радия был открыт Марией и Пьером Кюри в 1898 году. Они извлекли соединение радия из уранинита и опубликовали открытие в Французской академии наук через пять дней. В 1910 году Мария Кюри и Андре Луи Дебирн выделили радий в металлическом состоянии путём электролиза хлорида радия. С момента открытия он дал названия «радий А» и «радий С» нескольким изотопам других элементов, являющихся продуктами распада радия-226. В природе радий содержится в урановых рудах в следовых количествах, составляющих до одной седьмой грамма на тонну уранинита. Радий не необходим живым организмам, и его включение в биохимические процессы из-за радиоактивности и химической реакционной способности может приводить к неблагоприятным последствиям для здоровья.

Francium and radium make up the s block elements of the 7th period. Francium (Fr, atomic number 87) is a highly radioactive metal that decays into astatine, radium, and radon. It is one of the two least electronegative elements, the other being caesium. As an alkali metal, it has one valence electron. Francium was discovered by Marguerite Perey in France (from which the element takes its name) in 1939. It was the last element discovered in nature, rather than by synthesis. Outside the laboratory, francium is extremely rare, with trace amounts found in uranium and thorium ores, where the isotope francium 223 continually forms and decays. As little as 20–30 g (one ounce) exists at any given time throughout Earth's crust; the other isotopes are entirely synthetic. The largest amount produced in the laboratory was a cluster of more than 300,000 atoms. Radium (Ra, atomic number 88) is an almost pure white alkaline earth metal, but it readily oxidizes, reacting with nitrogen (rather than oxygen) on exposure to air, becoming black in color. All isotopes of radium are highly radioactive; the most stable isotope is radium 226, which has a half life of 1601 years and decays into radon gas. Because of such instability, radium is luminescent, glowing a faint blue. Radium, in the form of radium chloride, was discovered by Marie and Pierre Curie in 1898. They extracted the radium compound from uraninite and published the discovery at the French Academy of Sciences five days later. Radium was isolated in its metallic state by Marie Curie and André Louis Debierne through the electrolysis of radium chloride in 1910. Since its discovery, it has given names such as radium A and radium C to several isotopes of other elements that are decay products of radium 226. In nature, radium is found in uranium ores in trace amounts as small as a seventh of a gram per ton of uraninite. Radium is not necessary for living organisms, and adverse health effects are likely when it is incorporated into biochemical processes because of its radioactivity and chemical reactivity.

Актиниды

Серия актинидов или актиноидов (номенклатура IUPAC) включает в себя 15 металлических химических элементов с атомными номерами от 89 до 103, от актиния до лоуренсия. Актинидный ряд назван в честь своего первого элемента – актиния. Все актиниды, за исключением одного, являются элементами f-блока, соответствующими заполнению 5f электронной оболочки; лоуренций, элемент d-блока, также обычно считается актинидом. По сравнению с лантаноидами, которые также преимущественно являются элементами f-блока, актиниды демонстрируют гораздо более изменчивую валентность. Из актинидов торий и уран встречаются в природе в значительных, изначальных количествах. Радиоактивный распад урана производит временные количества актиния, протактиния и плутония, а атомы нептуния иногда образуются в результате трансмутационных реакций в урановых рудах. Остальные актиниды являются исключительно синтетическими элементами, хотя первые шесть актинидов после плутония могли быть образованы в Окло (и давно распались), а курий почти наверняка ранее существовал в природе как вымерший радионуклид. Ядерные испытания высвободили в окружающую среду по меньшей мере шесть актинидов тяжелее плутония; анализ обломков взрыва водородной бомбы 1952 года показал наличие америция, курия, беркелия, калифорния, эйнштейна и фермия. Все актиниды радиоактивны и выделяют энергию при радиоактивном распаде; природный уран и торий, а также синтетически полученный плутоний – наиболее распространенные актиниды на Земле. Они используются в ядерных реакторах и ядерном оружии. Уран и торий также имеют разнообразные современные или исторические применения, а америций используется в ионизационных камерах большинства современных дымовых извещателей. В представлениях периодической таблицы лантаноиды и актиноиды обычно отображаются в виде двух дополнительных рядов под основной частью таблицы. Все трансактиниды 7-го периода были открыты, вплоть до оганесона (элемент 118). Трансактинидные элементы также являются трансурановыми элементами, то есть имеют атомный номер больше, чем у урана (92), который является актинидом. Дальнейшее различие, заключающееся в том, что атомный номер больше, чем у актинидов, имеет существенное значение в нескольких аспектах: трансактинидные элементы все имеют электроны в 6d-подуровне в своем основном состоянии (и, следовательно, относятся к d-блоку). Даже самые долгоживущие изотопы многих трансактинидных элементов имеют чрезвычайно короткий период полураспада, измеряемый секундами или меньшими единицами времени. Споры об именовании элементов касались первых пяти или шести трансактинидных элементов. Эти элементы в течение многих лет после подтверждения их открытия использовали трехбуквенные систематические названия. (Обычно трехбуквенные символы заменяются двухбуквенными относительно скоро после подтверждения открытия.) Трансактиниды радиоактивны и получены только синтетическим путем в лабораториях. Ни один из этих элементов никогда не был собран в макроскопическом количестве. Трансактинидные элементы названы в честь физиков и химиков, занимавшихся ядерной физикой, или важных мест, участвовавших в синтезе элементов. Лауреат Нобелевской премии по химии Гленн Т. Сиборг, который впервые предложил концепцию актинидов, приведшую к признанию актинидного ряда, также предположил существование трансактинидного ряда, охватывающего элементы от 104 до 121, и суперактинидного ряда, приблизительно охватывающего элементы от 122 до 153. Трансактинид сиборгий назван в его честь. IUPAC определяет существование элемента, если его время жизни превышает 10−14 секунд – время, необходимое ядру для формирования электронного облака.

The actinide or actinoid (IUPAC nomenclature) series encompasses the 15 metallic chemical elements with atomic numbers from 89 to 103, actinium through lawrencium. The actinide series is named after its first element actinium. All but one of the actinides are f block elements, corresponding to the filling of the 5f electron shell; lawrencium, a d block element, is also generally considered an actinide. In comparison with the lanthanides, also mostly f block elements, the actinides show much more variable valence. Of the actinides, thorium and uranium occur naturally in substantial, primordial, quantities. Radioactive decay of uranium produces transient amounts of actinium, protactinium and plutonium, and atoms of neptunium are occasionally produced from transmutation reactions in uranium ores. The other actinides are purely synthetic elements, though the first six actinides after plutonium would have been produced at Oklo (and long since decayed away), and curium almost certainly previously existed in nature as an extinct radionuclide. Nuclear tests have released at least six actinides heavier than plutonium into the environment; analysis of debris from a 1952 hydrogen bomb explosion showed the presence of americium, curium, berkelium, californium, einsteinium and fermium. All actinides are radioactive and release energy upon radioactive decay; naturally occurring uranium and thorium, and synthetically produced plutonium are the most abundant actinides on Earth. These are used in nuclear reactors and nuclear weapons. Uranium and thorium also have diverse current or historical uses, and americium is used in the ionization chambers of most modern smoke detectors. In presentations of the periodic table, the lanthanides and the actinides are customarily shown as two additional rows below the main body of the table, All transactinides of period 7 have been discovered, up to oganesson (element 118). Transactinide elements are also transuranic elements, that is, have an atomic number greater than that of uranium (92), an actinide. The further distinction of having an atomic number greater than the actinides is significant in several ways:
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.