Элемент 6-го периода — один из химических элементов в шестом ряду (или периоде ) периодической таблицы химических элементов , включая лантаноиды . Периодическая таблица выстроена в ряды, чтобы проиллюстрировать повторяющиеся (периодические) тенденции в химическом поведении элементов по мере увеличения их атомного номера: новый ряд начинается, когда химическое поведение начинает повторяться, что означает, что элементы со схожим поведением попадают в те же вертикальные столбцы. Шестой период содержит 32 элемента, связанных по большей части с периодом 7 , начиная с цезия и заканчивая радоном . Свинец в настоящее время является последним стабильным элементом; все последующие элементы радиоактивны . Однако для висмута его единственный первичный изотоп , 209 Bi, имеет период полураспада более 10 19 лет, что более чем в миллиард раз больше текущего возраста Вселенной . Как правило, элементы 6-го периода сначала заполняют свои оболочки 6s , затем свои оболочки 4f, 5d и 6p, в таком порядке; Однако есть исключения, такие как золото .
Этот период содержит лантаноиды , также известные как редкоземельные элементы . Многие лантаноиды известны своими магнитными свойствами, например, неодим . Многие переходные металлы периода 6 очень ценны, например, золото , однако многие другие металлы периода 6 невероятно токсичны, например, таллий . Период 6 содержит последний стабильный элемент, свинец . Все последующие элементы в периодической таблице радиоактивны . После висмута , период полураспада которого составляет более 10 19 лет, полоний , астат и радон являются одними из самых короткоживущих и редких известных элементов; по оценкам, в любой момент времени на Земле существует менее грамма астата. [1]
Цезий или цезий [примечание 1] — химический элемент с символом Cs и атомным номером 55. Это мягкий, серебристо-золотистый щелочной металл с температурой плавления 28 °C (82 °F), что делает его одним из пяти элементарных металлов, которые являются жидкими при комнатной температуре (или около нее) . [примечание 2] Цезий — щелочной металл , обладающий физическими и химическими свойствами, аналогичными свойствам рубидия и калия . Металл чрезвычайно реактивен и пирофорен , реагируя с водой даже при температуре -116 °C (-177 °F). Это наименее электроотрицательный элемент, имеющий стабильный изотоп цезий-133. Цезий добывают в основном из поллуцита , в то время как радиоизотопы , особенно цезий-137 , продукт деления , извлекают из отходов, производимых ядерными реакторами .
Два немецких химика, Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф , открыли цезий в 1860 году с помощью недавно разработанного метода пламенной спектроскопии . Первыми мелкомасштабными применениями цезия были его использование в качестве « геттера » в вакуумных трубках и фотоэлементах . В 1967 году была выбрана определенная частота из спектра излучения цезия-133 для использования в определении секунды Международной системой единиц . С тех пор цезий широко используется в атомных часах .
С 1990-х годов наибольшее применение элемент получил в виде формиата цезия для буровых растворов . Он имеет ряд применений в производстве электроэнергии, в электронике и в химии. Радиоактивный изотоп цезий-137 имеет период полураспада около 30 лет и используется в медицинских целях, промышленных датчиках и гидрологии. Хотя элемент лишь умеренно токсичен, он является опасным материалом как металл, и его радиоизотопы представляют высокий риск для здоровья в случае выбросов радиоактивности.
Барий — химический элемент с символом Ba и атомным номером 56. Это пятый элемент в группе 2, мягкий серебристый металлический щелочноземельный металл . Барий никогда не встречается в природе в чистом виде из-за его реакционной способности с воздухом . Его оксид исторически известен как барит, но он реагирует с водой и углекислым газом и не встречается как минерал. Наиболее распространенными природными минералами являются очень нерастворимый сульфат бария BaSO 4 ( барит ) и карбонат бария BaCO 3 ( витерит ). Название бария происходит от греческого слова barys (βαρύς), что означает «тяжелый», что описывает высокую плотность некоторых распространенных руд, содержащих барий.
Барий имеет мало промышленных применений, но этот металл исторически использовался для очистки воздуха в вакуумных трубках . Соединения бария придают зеленоватый цвет пламени и использовались в фейерверках. Сульфат бария используется из-за его плотности, нерастворимости и непрозрачности для рентгеновских лучей. Он используется как нерастворимая тяжелая добавка к буровому раствору нефтяных скважин, а в более чистой форме — как рентгеноконтрастное вещество для визуализации желудочно-кишечного тракта человека. Растворимые соединения бария ядовиты из-за высвобождения растворимого иона бария и использовались в качестве родентицидов. Продолжаются поиски новых применений бария. Он является компонентом некоторых «высокотемпературных» сверхпроводников YBCO и электрокерамики.
Ряд лантаноидов или лантаноидных элементов ( номенклатура ИЮПАК ) [10] включает пятнадцать металлических химических элементов с атомными номерами от 57 до 71, от лантана до лютеция . [1] : 240 [11] [12] Эти пятнадцать элементов, наряду с химически схожими элементами скандием и иттрием , часто вместе называются редкоземельными элементами .
Неофициальный химический символ Ln используется в общих обсуждениях химии лантаноидов. Все лантаноиды, кроме одного, являются элементами f-блока , соответствующими заполнению электронной оболочки 4f ; лантан , элемент d-блока , также обычно считается лантаноидом из-за его химического сходства с остальными четырнадцатью. Все элементы лантаноидов образуют трехвалентные катионы, Ln 3+ , химия которых в значительной степени определяется ионным радиусом , который неуклонно уменьшается от лантана к лютецию.
Лантаноидные элементы — это группа элементов с атомным номером , увеличивающимся от 57 (лантан) до 71 (лютеций). Они называются лантаноидами, потому что более легкие элементы в ряду химически похожи на лантан . Строго говоря, и лантан, и лютеций были обозначены как элементы группы 3 , потому что они оба имеют один валентный электрон в d-оболочке. Однако оба элемента часто включаются в любое общее обсуждение химии лантаноидов.
В презентациях периодической таблицы лантаноиды и актиноиды обычно показаны в виде двух дополнительных строк под основной частью таблицы [1] с заполнителями или же выбранным одним элементом каждой серии (либо лантаном , либо лютецием , либо актинием , либо лоуренсием , соответственно), показанным в одной ячейке основной таблицы, между барием и гафнием , а также радием и резерфордием , соответственно. Эта условность является исключительно вопросом эстетики и практичности форматирования; редко используемая широкоформатная периодическая таблица вставляет серии лантаноидов и актиноидов в их надлежащие места, как части шестой и седьмой строк таблицы (периодов).
Лютеций ( / l juː ˈ t iː ʃ i ə m / lew- TEE -shee-əm ) — химический элемент с символом Lu и атомным номером 71. Это последний элемент в ряду лантаноидов , что, наряду с сокращением лантаноида , объясняет несколько важных свойств лютеция, таких как самая высокая твердость или плотность среди лантаноидов. В отличие от других лантаноидов, которые лежат в f-блоке периодической таблицы , этот элемент лежит в d-блоке ; однако лантан иногда помещают в положение лантаноида d-блока. Химически лютеций является типичным лантаноидом: его единственная общая степень окисления — +3, что наблюдается в его оксиде, галогенидах и других соединениях. В водном растворе, как и соединения других поздних лантаноидов, растворимые соединения лютеция образуют комплекс с девятью молекулами воды.
Лютеций был независимо открыт в 1907 году французским ученым Жоржем Урбеном , австрийским минералогом бароном Карлом Ауэром фон Вельсбахом и американским химиком Чарльзом Джеймсом . Все эти люди обнаружили лютеций как примесь в минерале иттербии , который ранее считался полностью состоящим из иттербия. Спор о приоритете открытия произошел вскоре после этого, когда Урбен и фон Вельсбах обвинили друг друга в публикации результатов, на которые повлияли опубликованные исследования друг друга; честь наименования досталась Урбену, поскольку он опубликовал свои результаты раньше. Он выбрал название лютеций для нового элемента, но в 1949 году написание элемента 71 было изменено на лютеций. В 1909 году приоритет был окончательно предоставлен Урбену, и его имена были приняты в качестве официальных; Однако название кассиопей (или позднее кассиопий) для элемента 71, предложенное фон Вельсбахом, использовалось многими немецкими учеными вплоть до 1950-х годов. Как и другие лантаноиды, лютеций является одним из элементов, которые традиционно включались в классификацию « редкоземельных элементов ».
Лютеций редок и дорог; следовательно, у него мало конкретных применений. Например, радиоактивный изотоп лютеций-176 используется в ядерной технологии для определения возраста метеоритов . Лютеций обычно встречается в сочетании с элементом иттрием и иногда используется в металлических сплавах и в качестве катализатора в различных химических реакциях. 177 Lu- DOTA-TATE используется для радионуклидной терапии (см. Ядерная медицина ) нейроэндокринных опухолей.
Гафний — химический элемент с символом Hf и атомным номером 72. Блестящий , серебристо-серый, четырехвалентный переходный металл , гафний химически похож на цирконий и встречается в минералах циркония . Его существование было предсказано Дмитрием Менделеевым в 1869 году. Гафний был предпоследним стабильным изотопным элементом, который был открыт ( рений был открыт два года спустя). Гафний назван в честь Hafnia , латинского названия « Копенгагена », где он был открыт.
Гафний используется в нитях и электродах. Некоторые процессы производства полупроводников используют его оксид для интегральных схем с длиной элемента 45 нм и меньше. Некоторые суперсплавы, используемые для специальных применений, содержат гафний в сочетании с ниобием , титаном или вольфрамом .
Большое сечение захвата нейтронов у гафния делает его хорошим материалом для поглощения нейтронов в регулирующих стержнях атомных электростанций , но в то же время требует его удаления из нейтронно-прозрачных коррозионно-стойких циркониевых сплавов, используемых в ядерных реакторах.
Тантал — химический элемент с символом Ta и атомным номером 73. Ранее известный как танталий , название происходит от Тантала , персонажа из греческой мифологии. [16] Тантал — редкий, твёрдый, сине-серый, блестящий переходный металл , обладающий высокой коррозионной стойкостью. Он входит в группу тугоплавких металлов , которые широко используются в качестве второстепенного компонента в сплавах. Химическая инертность тантала делает его ценным веществом для лабораторного оборудования и заменителем платины , но сегодня его основное применение — в танталовых конденсаторах в электронном оборудовании, таком как мобильные телефоны , DVD-плееры , игровые системы и компьютеры . Тантал, всегда вместе с химически похожим ниобием , встречается в минералах танталите , колумбите и колтане (смесь колумбита и танталита).
Вольфрам , также известный как вольфрам , является химическим элементом с химическим символом W и атомным номером 74. Слово вольфрам происходит от шведского слова tung sten, что дословно переводится как тяжёлый камень [17] , хотя на шведском языке его называют вольфрам, чтобы отличать его от шеелита , на шведском языке также называемого вольфрамом .
Твёрдый, редкий металл при стандартных условиях, когда не связан, вольфрам встречается на Земле в природе только в химических соединениях. Он был идентифицирован как новый элемент в 1781 году и впервые выделен как металл в 1783 году. Его важные руды включают вольфрамит и шеелит . Свободный элемент примечателен своей прочностью, особенно тем, что он имеет самую высокую температуру плавления из всех нелегированных металлов и вторую по величине из всех элементов после углерода . Также примечательна его высокая плотность, в 19,3 раза превышающая плотность воды, сравнимая с плотностью урана и золота , и намного выше (примерно в 1,7 раза), чем у свинца . [18] Вольфрам с небольшим количеством примесей часто бывает хрупким [19] и твёрдым , что затрудняет его обработку . Однако очень чистый вольфрам, хотя и остаётся твёрдым, более пластичен и может быть разрезан твёрдой стальной ножовкой . [20]
Нелегированная элементарная форма используется в основном в электротехнических приложениях. Многочисленные сплавы вольфрама имеют многочисленные применения, наиболее заметные из которых — нити накаливания лампочек , рентгеновские трубки (как нить накаливания, так и мишень), электроды для сварки TIG и суперсплавы . Твердость и высокая плотность вольфрама дают ему военное применение в проникающих снарядах . Соединения вольфрама чаще всего используются в промышленности в качестве катализаторов .
Вольфрам — единственный металл из третьей переходной серии, который, как известно, встречается в биомолекулах , где он используется в нескольких видах бактерий. Это самый тяжелый элемент, который, как известно, используется любым живым организмом. Вольфрам мешает метаболизму молибдена и меди и несколько токсичен для животных. [21] [22]
Рений — химический элемент с символом Re и атомным номером 75. Это серебристо-белый, тяжелый, переходный металл третьего ряда в группе 7 периодической таблицы . При предполагаемой средней концентрации 1 часть на миллиард (ppb) рений является одним из самых редких элементов в земной коре . Свободный элемент имеет третью по величине температуру плавления и самую высокую температуру кипения среди всех элементов. Рений химически похож на марганец и получается как побочный продукт добычи и очистки молибденовой и медной руды. Рений показывает в своих соединениях широкий спектр степеней окисления в диапазоне от −1 до +7.
Рений, открытый в 1925 году, был последним стабильным элементом, который был открыт. Он был назван в честь реки Рейн в Европе.
Суперсплавы рения на основе никеля используются в камерах сгорания, лопатках турбин и выхлопных соплах реактивных двигателей , эти сплавы содержат до 6% рения, что делает строительство реактивных двигателей крупнейшим отдельным применением элемента, а каталитическое использование в химической промышленности является следующим по важности. Из-за низкой доступности относительно спроса рений является одним из самых дорогих металлов, со средней ценой около 4575 долларов США за килограмм (142,30 долларов США за тройскую унцию) по состоянию на август 2011 года; он также имеет важнейшее стратегическое военное значение для его использования в высокопроизводительных военных реактивных и ракетных двигателях. [23]
Осмий — химический элемент с символом Os и атомным номером 76. Это твёрдый, хрупкий, сине-серый или сине-чёрный переходный металл из платиновой группы и самый плотный встречающийся в природе элемент с плотностью22,59 г/см3 ( немного больше, чем у иридия и вдвое больше, чем у свинца ). Встречается в природе в виде сплава, в основном в платиновых рудах; его сплавы с платиной , иридием и другими металлами платиновой группы используются в наконечниках перьевых ручек , электрических контактах и других приложениях, где требуются чрезвычайная прочность и твёрдость. [24]
Иридий — химический элемент с атомным номером 77, представленный символом Ir . Очень твердый, хрупкий, серебристо-белый переходный металл из платиновой семьи , иридий является вторым по плотности элементом (после осмия ) и самым коррозионно -стойким металлом, даже при температурах до 2000 °C. Хотя только некоторые расплавленные соли и галогены вызывают коррозию твердого иридия, мелкодисперсная пыль иридия гораздо более реактивна и может быть воспламеняющейся.
Иридий был открыт в 1803 году среди нерастворимых примесей в природной платине . Смитсон Теннант , главный первооткрыватель, назвал иридий в честь богини Ириды , олицетворения радуги, из-за ярких и разнообразных цветов его солей. Иридий является одним из самых редких элементов в земной коре , его годовое производство и потребление составляет всего три тонны .191
Ир и193
Ir — единственные два встречающихся в природе изотопа иридия, а также единственные стабильные изотопы ; последний из них более распространен.
Наиболее важными используемыми соединениями иридия являются соли и кислоты, которые он образует с хлором , хотя иридий также образует ряд металлоорганических соединений, используемых в промышленном катализе и в исследованиях. Металлический иридий используется, когда требуется высокая коррозионная стойкость при высоких температурах, как в высококачественных свечах зажигания , тиглях для перекристаллизации полупроводников при высоких температурах и электродах для производства хлора в хлорщелочном процессе . Радиоизотопы иридия используются в некоторых радиоизотопных термоэлектрических генераторах .
Иридий содержится в метеоритах в количествах, значительно превышающих его среднее содержание в земной коре. По этой причине необычайно высокое содержание иридия в глинистом слое на границе мелового и палеогенового периодов породило гипотезу Альвареса о том, что удар массивного внеземного объекта вызвал вымирание динозавров и многих других видов 66 миллионов лет назад. Считается, что общее количество иридия на планете Земля намного выше, чем наблюдается в породах земной коры, но, как и в случае с другими металлами платиновой группы, высокая плотность и тенденция иридия связываться с железом привели к тому, что большая часть иридия опустилась под кору, когда планета была молодой и все еще расплавленной.
Платина — химический элемент с химическим символом Pt и атомным номером 78.
Его название происходит от испанского термина platina , что буквально переводится как «мало серебра». [25] [26] Это плотный , ковкий , пластичный , драгоценный , серо-белый переходный металл .
Платина имеет шесть природных изотопов . Это один из самых редких элементов в земной коре , его средняя распространенность составляет около 5 мкг/кг. Это наименее реактивный металл . Он встречается в некоторых никелевых и медных рудах, а также в некоторых местных месторождениях, в основном в Южной Африке, на долю которой приходится 80% мирового производства.
Как член платиновой группы элементов, а также группы 10 периодической таблицы элементов , платина, как правило, нереактивна. Она проявляет замечательную устойчивость к коррозии даже при высоких температурах и, как таковая, считается благородным металлом . В результате платина часто встречается в химически несвязанном виде как самородная платина. Поскольку она встречается в природе в аллювиальных песках различных рек, ее впервые использовали доколумбовые южноамериканские аборигены для изготовления артефактов. Она упоминалась в европейских трудах еще в 16 веке, но только после того, как Антонио де Ульоа опубликовал отчет о новом металле колумбийского происхождения в 1748 году, она стала объектом исследования ученых.
Платина используется в каталитических нейтрализаторах , лабораторном оборудовании, электрических контактах и электродах , платиновых термометрах сопротивления , стоматологическом оборудовании и ювелирных изделиях. Поскольку ежегодно производится всего несколько сотен тонн, это дефицитный материал, который очень ценен. Будучи тяжелым металлом , он приводит к проблемам со здоровьем при воздействии его солей, но из-за своей коррозионной стойкости он не так токсичен, как некоторые металлы. [27] Его соединения, в частности цисплатин , применяются в химиотерапии против определенных видов рака. [28]
Золото — плотный, мягкий, блестящий, ковкий и пластичный металл. Это химический элемент с символом Au и атомным номером 79.
Чистое золото имеет ярко-желтый цвет и блеск, традиционно считающийся привлекательным, который оно сохраняет, не окисляясь на воздухе или в воде. С химической точки зрения золото является переходным металлом и элементом 11-й группы . Это один из наименее реакционноспособных химических элементов, находящихся в твердом состоянии при стандартных условиях. Поэтому металл часто встречается в свободной элементарной (самородной) форме, в виде самородков или зерен в горных породах, в жилах и в россыпях . Реже он встречается в минералах в виде соединений золота, обычно с теллуром .
Золото устойчиво к воздействию отдельных кислот, но его можно растворить в царской водке (азотно -соляной кислоте ), названной так потому, что она растворяет золото. Золото также растворяется в щелочных растворах цианида , которые используются в горнодобывающей промышленности. Золото растворяется в ртути , образуя амальгамные сплавы. Золото нерастворимо в азотной кислоте , которая растворяет серебро и неблагородные металлы , свойство, которое долгое время использовалось для подтверждения наличия золота в предметах, что дало начало термину кислотный тест .
Золото было ценным и востребованным драгоценным металлом для чеканки монет , ювелирных изделий и других произведений искусства задолго до начала письменной истории . Золотые стандарты были общей основой денежно-кредитной политики на протяжении всей истории человечества, [ требуется ссылка ] позже были вытеснены фиатной валютой, начиная с 1930-х годов. Последний золотой сертификат и золотые монеты были выпущены в США в 1932 году. В Европе большинство стран отказались от золотого стандарта с началом Первой мировой войны в 1914 году и, имея огромные военные долги, не смогли вернуться к золоту как средству обмена.
По состоянию на 2009 год за всю историю человечества было добыто 165 000 тонн золота. [29] Это примерно эквивалентно 5,3 млрд тройских унций или, по объему, около 8500 м 3 , или кубу со стороной 20,4 м. Мировое потребление нового добытого золота составляет около 50% в ювелирных изделиях, 40% в инвестициях и 10% в промышленности. [30]
Помимо своих распространенных денежных и символических функций, золото имеет множество практических применений в стоматологии , электронике и других областях. Его высокая ковкость , пластичность , устойчивость к коррозии и большинству других химических реакций, а также проводимость электричества привели к многочисленным применениям золота, включая электропроводку , производство цветного стекла и даже употребление в пищу листового золота .
Утверждалось, что большая часть золота Земли находится в ее ядре, поскольку высокая плотность металла заставила его погрузиться туда в молодости планеты. Практически все золото, которое обнаружило человечество, как полагают, было отложено позже метеоритами , содержавшими этот элемент. Это предположительно объясняет, почему в доисторические времена золото появлялось в виде самородков на поверхности Земли. [31] [32] [33] [34] [35]
Ртуть — химический элемент с символом Hg и атомным номером 80. Она также известна как ртуть или гидраргирум (< греческое «hydr-» вода и «argyros» серебро ). Тяжелый, серебристый элемент d-блока , ртуть — единственный металл, который является жидким при стандартных условиях температуры и давления ; единственный другой элемент, который является жидким при этих условиях, — это бром , хотя такие металлы, как цезий , франций , галлий и рубидий , плавятся при температуре чуть выше комнатной. С температурой замерзания −38,83 °C и температурой кипения 356,73 °C, ртуть имеет один из самых узких диапазонов своего жидкого состояния среди всех металлов. [36] [37] [38]
Ртуть встречается в месторождениях по всему миру в основном в виде киновари ( сульфида ртути ). Красный пигмент киноварь в основном получают путем восстановления киновари. Киноварь очень токсична при проглатывании или вдыхании пыли. Отравление ртутью может также возникнуть в результате воздействия водорастворимых форм ртути (таких как хлорид ртути или метилртуть ), вдыхания паров ртути или употребления в пищу морепродуктов, загрязненных ртутью.
Ртуть используется в термометрах , барометрах , манометрах , сфигмоманометрах , поплавковых клапанах , ртутных переключателях и других устройствах, хотя опасения по поводу токсичности элемента привели к тому, что ртутные термометры и сфигмоманометры в значительной степени были выведены из эксплуатации в клинических условиях в пользу инструментов, заполненных спиртом , галинстаном , цифровыми или термисторными . Она по-прежнему используется в научных исследованиях и в амальгамном материале для реставрации зубов . Она используется в освещении: электричество, пропущенное через пары ртути в люминесцентной трубке, производит коротковолновый ультрафиолетовый свет , который затем заставляет люминофор флуоресцировать , создавая видимый свет.
Таллий — химический элемент с символом Tl и атомным номером 81. Этот мягкий серый металл напоминает олово , но обесцвечивается при контакте с воздухом. Два химика Уильям Крукс и Клод-Огюст Лами независимо друг от друга открыли таллий в 1861 году с помощью недавно разработанного метода пламенной спектроскопии . Оба открыли новый элемент в остатках производства серной кислоты .
Примерно 60–70% производимого таллия используется в электронной промышленности , а остальная часть используется в фармацевтической промышленности и в производстве стекла . [39] Он также используется в инфракрасных детекторах . Таллий очень токсичен и использовался в крысиных ядах и инсектицидах . Его использование было сокращено или прекращено во многих странах из-за его неизбирательной токсичности. Из-за его использования для убийства таллий получил прозвища «Яд отравителя» и «Порошок наследства» (наряду с мышьяком ). [40]
Свинец — элемент основной группы в группе углерода с символом Pb (от лат . plumbum ) и атомным номером 82. Свинец — мягкий, ковкий другой металл . Он также считается одним из тяжелых металлов . Металлический свинец имеет голубовато-белый цвет после свежей резки, но вскоре тускнеет до тусклого сероватого цвета при контакте с воздухом. Свинец имеет блестящий хромово-серебряный блеск, когда он расплавлен в жидкость.
Свинец используется в строительстве, свинцово-кислотных аккумуляторах , пулях и дробях , грузиках, как часть припоев , оловянных изделий , легкоплавких сплавов и в качестве радиационного щита . Свинец имеет самый высокий атомный номер из всех стабильных элементов , хотя следующий по величине элемент, висмут , имеет период полураспада , который настолько велик (намного больше возраста Вселенной), что его можно считать стабильным. Его четыре стабильных изотопа имеют 82 протона , магическое число в оболочечной модели атомных ядер .
Свинец при определенных уровнях воздействия является ядовитым веществом как для животных, так и для людей. Он повреждает нервную систему и вызывает расстройства головного мозга . Избыток свинца также вызывает заболевания крови у млекопитающих. Как и элемент ртуть , другой тяжелый металл, свинец является нейротоксином, который накапливается как в мягких тканях, так и в костях. Отравление свинцом было задокументировано в Древнем Риме , Древней Греции и Древнем Китае .
Висмут — химический элемент с символом Bi и атомным номером 83. Висмут, трехвалентный другой металл , химически похож на мышьяк и сурьму . Элементарный висмут может встречаться в природе в несвязанном виде, хотя его сульфид и оксид образуют важные коммерческие руды. Свободный элемент на 86% плотнее свинца . Это хрупкий металл серебристо-белого цвета, когда он только что изготовлен, но часто встречается на воздухе с розовым оттенком из-за поверхностного оксида. Металл висмут был известен с древних времен, хотя до 18 века его часто путали со свинцом и оловом, которые обладают некоторыми из основных физических свойств висмута. Этимология не определена, но, возможно, происходит от арабского bi ismid, что означает имеющий свойства сурьмы [41], или немецких слов weisse masse или wismuth , что означает «белая масса». [42]
Висмут является наиболее диамагнитным из всех металлов, и только ртуть имеет более низкую теплопроводность .
Висмут классически считался самым тяжелым естественным стабильным элементом с точки зрения атомной массы. Однако недавно было обнаружено, что он очень слабо радиоактивен: его единственный первичный изотоп висмут-209 распадается посредством альфа-распада в таллий-205 с периодом полураспада , превышающим более чем в миллиард раз предполагаемый возраст Вселенной . [43]
Соединения висмута (составляющие около половины производства висмута) используются в косметике , пигментах и некоторых фармацевтических препаратах. Висмут имеет необычно низкую токсичность для тяжелого металла. Поскольку токсичность свинца стала более очевидной в последние годы, использование сплавов для металлического висмута (в настоящее время около трети производства висмута) в качестве замены свинца стало все более важной частью коммерческой значимости висмута.
Полоний — химический элемент с символом Po и атомным номером 84, открытый в 1898 году Марией Склодовской-Кюри и Пьером Кюри . Редкий и высокорадиоактивный элемент , полоний химически похож на висмут [44] и теллур , и встречается в урановых рудах . Полоний изучался на предмет возможного использования в обогреве космических аппаратов . Поскольку он нестабилен, все изотопы полония радиоактивны. Существуют разногласия относительно того, является ли полоний постпереходным металлом или металлоидом . [45] [46]
Астат — радиоактивный химический элемент с символом At и атомным номером 85. Он встречается на Земле только в результате распада более тяжелых элементов и быстро распадается, поэтому об этом элементе известно гораздо меньше, чем о его верхних соседях в периодической таблице . Более ранние исследования показали, что этот элемент следует периодическим тенденциям, являясь самым тяжелым известным галогеном , с температурами плавления и кипения выше, чем у более легких галогенов.
До недавнего времени большинство химических характеристик астата выводилось из сравнения с другими элементами; однако, уже были проведены важные исследования. Главное отличие астата от йода заключается в том, что молекула HAt химически является гидридом , а не галогенидом ; однако, подобно более легким галогенам, известно, что он образует ионные астатиды с металлами. Связи с неметаллами приводят к положительным степеням окисления , причем +1 лучше всего изображается моногалогенидами и их производными, в то время как более высокие характеризуются связью с кислородом и углеродом. Попытки синтезировать фторид астата потерпели неудачу. Второй по долгожительству астат-211 — единственный, который нашел коммерческое применение, будучи полезным в качестве альфа-излучателя в медицине; однако используются только чрезвычайно малые количества, а в больших количествах он очень опасен, так как он сильно радиоактивен.
Астат был впервые получен Дейлом Р. Корсоном , Кеннетом Россом Маккензи и Эмилио Сегре в Калифорнийском университете в Беркли в 1940 году. Три года спустя он был обнаружен в природе; однако, с предполагаемым количеством менее 28 граммов (1 унция) на данный момент, астат является наименее распространенным элементом в земной коре среди нетрансурановых элементов . Среди изотопов астата четыре (с массовыми числами 215, 217, 218 и 219) присутствуют в природе в результате распада более тяжелых элементов; однако наиболее стабильный астат-210 и промышленно используемый астат-211 не встречаются.
Радон — химический элемент с символом Rn и атомным номером 86. Это радиоактивный , бесцветный, без запаха, безвкусный [47] благородный газ , встречающийся в природе как продукт распада урана или тория . Его самый стабильный изотоп , 222 Rn , имеет период полураспада 3,8 дня. Радон — одно из самых плотных веществ, которое остается газом при нормальных условиях. Это также единственный газ, который является радиоактивным при нормальных условиях и считается опасным для здоровья из-за своей радиоактивности. Интенсивная радиоактивность также препятствовала химическим исследованиям радона, и известно лишь несколько его соединений.
Радон образуется как часть нормальной радиоактивной цепочки распада урана и тория. Уран и торий существуют с тех пор, как образовалась Земля, и их наиболее распространенный изотоп имеет очень долгий период полураспада (14,05 миллиардов лет). Уран и торий, радий и, следовательно, радон будут продолжать встречаться в течение миллионов лет примерно в тех же концентрациях, что и сейчас. [48] По мере распада радиоактивного газа радона он производит новые радиоактивные элементы, называемые дочерними продуктами радона или продуктами распада. Дочерние продукты радона являются твердыми веществами и прилипают к поверхностям, таким как частицы пыли в воздухе. Если загрязненная пыль вдыхается, эти частицы могут прилипнуть к дыхательным путям легких и увеличить риск развития рака легких. [49]
Радон является причиной большей части воздействия ионизирующего излучения на население. Он часто является единственным крупнейшим источником фоновой дозы радиации человека и наиболее изменчив в зависимости от местоположения. Газ радон из природных источников может накапливаться в зданиях, особенно в закрытых помещениях, таких как чердаки и подвалы. Его также можно найти в некоторых родниковых водах и горячих источниках. [50]
Эпидемиологические исследования показали четкую связь между вдыханием высоких концентраций радона и заболеваемостью раком легких . Таким образом, радон считается значительным загрязнителем, который влияет на качество воздуха в помещениях во всем мире. По данным Агентства по охране окружающей среды США , радон является второй по частоте причиной рака легких после курения сигарет, вызывая 21 000 случаев смерти от рака легких в год в Соединенных Штатах . Около 2900 из этих случаев смерти происходят среди людей, которые никогда не курили. Хотя радон является второй по частоте причиной рака легких, он является причиной номер один среди некурящих, согласно оценкам Агентства по охране окружающей среды. [51]
Из элементов 6 периода только вольфрам и ранние лантаноиды [52] известны своей биологической ролью в организмах, и то только в низших организмах (не млекопитающих). Однако золото, платина, ртуть и некоторые лантаноиды, такие как гадолиний, применяются в качестве лекарств.
Большинство элементов 6 периода токсичны (например, свинец) и вызывают отравление тяжелыми элементами. Прометий, полоний, астат и радон радиоактивны и поэтому представляют радиоактивную опасность.