Элемент периода 7 — один из химических элементов седьмого ряда (или периода ) периодической таблицы химических элементов . Таблица Менделеева расположена в строках, чтобы проиллюстрировать повторяющиеся (периодические) тенденции в химическом поведении элементов по мере увеличения их атомного номера: новая строка начинается, когда химическое поведение начинает повторяться, что означает, что элементы со сходным поведением попадают в одну и ту же группу. вертикальные колонны. Седьмой период содержит 32 элемента, больше всего связанных с периодом 6 , начиная с франция и заканчивая оганессоном , самым тяжелым элементом, обнаруженным в настоящее время. Как правило, элементы периода 7 сначала заполняют свои оболочки 7s , затем оболочки 5f, 6d и 7p в указанном порядке, но есть исключения, такие как уран .
Все элементы 7-го периода радиоактивны . Этот период содержит актиниды , в том числе плутоний , природный элемент с самым тяжелым ядром; [1] последующие элементы должны быть созданы искусственно. Хотя первые пять из этих синтетических элементов ( от америция до эйнштейния ) сейчас доступны в макроскопических количествах, большинство из них чрезвычайно редки, поскольку их получают только в микрограммовых количествах или меньше. Более поздние трансактинидные элементы были идентифицированы в лабораториях только партиями по несколько атомов одновременно.
Хотя редкость многих из этих элементов означает, что экспериментальные результаты не очень обширны, их периодические и групповые тенденции менее четко определены, чем другие периоды. Хотя франций и радий демонстрируют типичные свойства своих соответствующих групп, актиниды демонстрируют гораздо большее разнообразие поведения и степеней окисления, чем лантаноиды . Эти особенности обусловлены множеством факторов, включая большую степень спин-орбитального взаимодействия и релятивистские эффекты, в конечном итоге вызванные очень высоким положительным электрическим зарядом их массивных атомных ядер . Периодичность в основном сохраняется на протяжении всей серии 6d и прогнозируется также для московия и ливермория , но другие четыре элемента 7p, нихоний , флеровий , теннессин и оганессон , по прогнозам, будут иметь свойства, сильно отличающиеся от тех, которые ожидаются для их групп.
(?) Прогноз
(*) Исключение из правила Маделунга .
Во многих таблицах Менделеева f-блок ошибочно сдвинут на один элемент вправо, так что лантан и актиний становятся элементами d-блока, а Ce-Lu и Th-Lr образуют f-блок, разрывая d-блок на два очень неровные порции. Это пережиток ранних ошибочных измерений электронных конфигураций. [2] Лев Ландау и Евгений Лифшиц отметили в 1948 году, что лютеций не является элементом f-блока, [3] и с тех пор физические, химические и электронные данные убедительно подтвердили, что f-блок содержит элементы La–Yb и Ac–No, [2] [4], как показано здесь и подтверждено отчетами Международного союза теоретической и прикладной химии за 1988 год [4] и 2021 год. [5]
Франций и радий составляют элементы s-блока 7-го периода.
Франций (Fr, атомный номер 87) — высокорадиоактивный металл , который распадается на астат, радий и радон . Это один из двух наименее электроотрицательных элементов, второй — цезий . Как щелочной металл , он имеет один валентный электрон . Франций был открыт Маргаритой Перей во Франции (отсюда и название элемента) в 1939 году. [6] Это был последний элемент, открытый в природе , а не путем синтеза. [примечание 1] За пределами лаборатории франций встречается крайне редко, следовые количества обнаруживаются в урановых и ториевых рудах, где изотоп франций-223 постоянно образуется и распадается. В любой момент времени в земной коре существует всего лишь 20–30 г (одна унция) ; остальные изотопы полностью синтетические. Наибольшее количество, полученное в лаборатории, представляло собой кластер из более чем 300 000 атомов. [7]
Радий (Ra, атомный номер 88) — почти чисто-белый щелочноземельный металл , но он легко окисляется , реагируя с азотом (а не с кислородом) на воздухе, приобретая черный цвет. Все изотопы радия высокорадиоактивны ; наиболее стабильным изотопом является радий-226 , период полураспада которого составляет 1601 год, и который распадается на газ радон . Из-за такой нестабильности радий люминесцентно светится слабым синим цветом. Радий в форме хлорида радия был открыт Марией и Пьером Кюри в 1898 году . Они извлекли соединение радия из уранинита и пять дней спустя опубликовали свое открытие во Французской академии наук . Радий был выделен в металлическом состоянии Марией Кюри и Андре-Луи Дебьерном посредством электролиза хлорида радия в 1910 году. С момента своего открытия он дал такие названия, как радий А и радий С 2 , нескольким изотопам других элементов, которые являются продуктами распада. радия-226. В природе радий встречается в урановых рудах в следовых количествах, всего лишь седьмая часть грамма на тонну уранинита . Радий не является необходимым для живых организмов, и при его включении в биохимические процессы вероятны неблагоприятные последствия для здоровья из-за его радиоактивности и химической активности.
Серия актинидов или актиноидов ( номенклатура ИЮПАК ) включает 15 металлических химических элементов с атомными номерами от 89 до 103, от актиния до лоуренция . [9] [10] [11] [12]
Ряд актинидов назван в честь его первого элемента актиния. Все актиниды, кроме одного, являются элементами f-блока , что соответствует заполнению электронной оболочки 5f ; лоуренсий, элемент d-блока , также обычно считается актинидом. По сравнению с лантанидами , также в основном элементами f-блока , актиниды обладают гораздо более переменной валентностью .
Из актинидов торий и уран встречаются в природе в значительных первичных количествах. Радиоактивный распад урана приводит к образованию временных количеств актиния , протактиния и плутония , а атомы нептуния иногда образуются в результате реакций трансмутации в урановых рудах . Остальные актиниды являются чисто синтетическими элементами , хотя первые шесть актинидов после плутония должны были быть произведены в Окло (и уже давно распались), а кюрий почти наверняка ранее существовал в природе как вымерший радионуклид . [9] [13] Ядерные испытания привели к выбросу в окружающую среду по меньшей мере шести актинидов тяжелее плутония ; Анализ обломков взрыва водородной бомбы 1952 года показал наличие америция , кюрия , берклия , калифорния , эйнштейния и фермия . [14]
Все актиниды радиоактивны и выделяют энергию при радиоактивном распаде; встречающиеся в природе уран и торий, а также синтетически полученный плутоний являются наиболее распространенными актинидами на Земле. Они используются в ядерных реакторах и ядерном оружии . Уран и торий также имеют разнообразное современное или историческое применение, а америций используется в ионизационных камерах большинства современных детекторов дыма .
В представлениях периодической таблицы лантаноиды и актиниды обычно показываются в виде двух дополнительных строк под основной частью таблицы [9] с заполнителями или выбранным отдельным элементом каждой серии (либо лантан , либо лютеций , либо актиний или лоуренций соответственно), показанные в одной ячейке основной таблицы, между барием и гафнием , а также радием и резерфордием соответственно. Это соглашение полностью зависит от эстетики и практичности форматирования; редко используемая широкоформатная таблица Менделеева (32 столбца) показывает ряды лантаноидов и актинидов в соответствующих столбцах как части шестой и седьмой строк (периодов) таблицы.
Трансактинидные элементы (также трансактиниды или сверхтяжелые элементы ) — это химические элементы с атомными номерами, большими, чем у актинидов , самым тяжелым из которых является лоуренсий (103). [15] [16] Обнаружены все трансактиниды 7-го периода, вплоть до оганессона (118-й элемент).
Трансактинидные элементы также являются трансурановыми элементами , то есть имеют атомный номер больше, чем у урана (92), актинида. Дальнейшее различие в том, что атомный номер больше, чем у актинидов, важно по нескольким причинам:
Трансактиниды радиоактивны и могут быть получены только синтетическим путем в лабораториях. Ни один из этих элементов никогда не был собран в макроскопическом образце. Все трансактинидные элементы названы в честь физиков-ядерщиков и химиков или в честь важных мест, участвующих в синтезе элементов.
Лауреат Нобелевской премии по химии Гленн Т. Сиборг , который первым предложил концепцию актинидов , которая привела к принятию ряда актинидов , также предположил существование ряда трансактинидов в диапазоне от элемента 104 до 121 и ряда суперактинидов, примерно охватывающего элементы со 122 по 153. Трансактинид сиборгий назван в его честь.
ИЮПАК определяет, что элемент существует, если его время жизни превышает 10–14 секунд — время, необходимое ядру для формирования электронного облака. [17]