Lanthanides اور actinides: متواتر نظام میں پوزیشن

زمین کے گولے میں پیش کیمیائی عناصر، میں سے ہر ایک: ماحول، lithosphere اور کرہ - بنیادی ایٹم آناخت اصول اور متواتر قانون اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ ایک روشن مثال کے طور پر خدمت کر سکتے ہیں. روسی سائنسدانوں ایم وی Lomonosovym اور ڈی I. Mendeleevym - وہ نیچرل ہسٹری luminaries کے کی طرف سے تیار کیا گیا تھا. Lanthanides اور Actinides - دو خاندانوں، 14 کیمیائی عناصر، کے ساتھ ساتھ دھاتیں خود مشتمل ہے جس میں - Lanthanum کے اور کیا. actinium. ان کی خصوصیات - جسمانی اور کیمیائی دونوں - اس کام میں ہماری طرف سے خطاب کیا جائے گا. کے علاوہ، ہم میں پوزیشن کا تعین متواتر نظام ہائیڈروجن، lanthanides، actinides کے ایٹموں کے الیکٹران orbitals کے کی ساخت پر منحصر ہے.

دریافت کی سرگزشت

دیر 18th صدی میں یو gadolinium نادر زمین دھات کے گروپ سے پہلے کمپاؤنڈ کی طرف سے حاصل کیا گیا تھا - اٹریم کے آکسائڈ. 20th صدی کے اوائل تک، جی Moseley کی طرف سے تحقیق کیمسٹری میں کی بدولت دھاتیں کی ایک جماعت کے وجود سے آگاہ بن گیا. انہوں Lanthanum کے اور hafnium درمیان دوری جدول میں واقع تھے. ایک اور کیمیائی عنصر - کیا. actinium، Lanthanum کے مانند، 14 تابکار کے ایک خاندان بناتی کیمیائی عناصر، ان actinides. سائنس میں ان کی دریافت وسط 20th صدی تک 1879 ء سے ہوا. Lanthanides اور actinides جسمانی اور کیمیائی خصوصیات میں مماثلت کی ایک بہت ہے. نوٹس کی ذیلی پرت کے پانچویں سطح - یہ ان دھاتیں، جس توانائی کی سطح میں ہیں کے ایٹموں میں الیکٹرانوں کے انتظامات سمجھایا جا سکتا ہے، یعنی lanthanide ایف ذیلی پرت کی چوتھی سطح ہے، اور actinides لئے. اگلا، ہم مزید تفصیل سے مندرجہ بالا دھاتوں کی جوہری کی الیکٹران گولے غور کریں.

جوہری آناخت نظریہ کی روشنی میں اندرونی منتقلی عناصر کی ساخت

بہت خوب دریافت کی مہم کی ساخت کا کیمیکلز ایم وی Lomonosova گیا تھا بنیاد کے لئے مزید تحقیق کی مہم الیکٹران گولوں کی ایٹموں. ایک کیمیائی عنصر، میکس پلینک تحقیق کا بنیادی ذرہ ساخت کا ردرفورڈ ماڈل، ایف Hund دوا جسمانی اور کیمیائی خصوصیات، جس lanthanides اور actinides طرف سے خصوصیات ہیں کے متواتر تبدیلی کے موجودہ قوانین کا صحیح وضاحت تلاش کرنے کے لئے کی اجازت دی. تم منتقلی عناصر کے ایٹموں کی ساخت کا مطالعہ میں متواتر قانون D. I. Mendeleeva کے اہم کردار کو نظر انداز نہیں کر سکتے. ہمیں زیادہ تفصیل سے اس مسئلے کا جائزہ لیتے ہیں.

اندرونی منتقلی عناصر متواتر نظام D. I. Mendeleeva میں رکھیں

ایک طویل مدت - - چھٹا کے تیسرے گروپ میں خاندان دھات کے لئے Lanthanum کے، سیریم اور لوٹیشیم ساتھ لے کر چلنے کا اہتمام ہے. Lanthanum کے ایٹم 4F-ذیلی پرت میں خالی اور مکمل طور لوٹیشیم کی 14th الیکٹرون میں بھرا ہوا. میں عناصر نمٹا therebetween، وہاں ہے ایک بتدریج بھرنے کے ایف orbitals کے. تھوریم سے lawrencium کرنے کے لئے - - actinides کے خاندان میں ایک ہی اصول فرق صرف ئلیکٹرانوں بھرنے 5F-ذیلی پرت میں پایا جاتا ہے اس کے ساتھ منفی چارج ذرات کی جمع منایا جاتا ہے. بیرونی توانائی کی سطح کی ساخت اور اس سے اوپر دھاتیں اسی کے تمام میں اس پر منفی ذرات کی تعداد (دو برابر). یہ حقیقت lanthanides اور actinides، اندرونی منتقلی عناصر کہا جاتا ہے، بہت سے مماثلت ہے کیوں کے بارے میں سوال کا جواب ہے.

دونوں خاندانوں کے کیمیائی ادب کے بعض ذرائع کا ذیلی گروپ کی دوسری طرف میں مل جاتے ہیں. انہوں نے ہر خاندان سے دو دھات پر مشتمل ہے. کیمیائی عناصر کی متواتر نظام کی مختصر شکل میں ان کے اہل خانہ کی DI Mendeleev نمائندوں کی میز پر خود سے الگ تھلگ اور علیحدہ قطاروں کا اہتمام کر رہے ہیں. لہذا، متواتر ٹیبل میں lanthanides اور actinides کی پوزیشن جوہری اور الیکٹرانوں اندرونی سطحوں بھرنے کی مدت کی ساخت کے جنرل پلان کے مساوی ہے، اور ایک ہی آکسیکرن کی موجودگی جنرل گروپ میں اندرونی منتقلی دھاتیں کے مجموعی کی وجہ سے. ان کیمیائی عناصر میں خصوصیات اور خصوصیات کو مساوی Lanthanum کے یا کیا. actinium ہے. lanthanides اور actinides کیمیائی عناصر کی میز سے ہٹا دیا یہی وجہ ہے کہ.

نوٹس کی ذیلی پرت کی الیکٹرانک ترتیب دھاتوں کی خصوصیات اثرات کے طور پر

جیسا کہ ہم نے کہا کہ اس سے پہلے کہ، میں پوزیشن کے lanthanides اور actinides میں متواتر نظام کی براہ راست تعین کرتا ہے ان کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات. مثلا، سیریم آئنوں، gadolinium، اور lanthanide خاندان کے دیگر عناصر کے باعث ایف ذیلی پرت کے سنرچناتمک خصوصیات کے اعلی مقناطیسی لمحات ہے. یہ مقناطیسی خصوصیات کے ساتھ سیمی کنڈکٹر کی پیداوار کے لئے dopants طور دھاتیں استعمال کرنے کے لئے ممکن ہے. Sulfides کیا. actinium خاندان کے ارکان (مثلا، سلفائڈ protactinium، تھوریم) ان کے سالموں میں ایک مخلوط ہے : کیمیائی بانڈ کی قسم اوناک-کووالانٹ یا کووالانٹ دھاتی. یہ ساخت خصوصیت نئے جسمانی اور کیمیائی خصوصیات کا خروج کی وجہ اور lanthanides اور actinides فلوروسینٹ خصوصیات ہے کیوں کے سوال کا جواب کے طور پر خدمت کی ہے. مثال کے طور پر کیا. actinium چاندی کا ایک نمونہ تاریک پائینچے چمک میں glows. اس میں ان کی ایک اعلی توانائی کی سطح پر "کود" اور جوہری اور الیکٹرانوں کی اتیجنا کے اثر و رسوخ کے تحت اس وقت ہوتی ہے جس میں روشنی کے فوٹون کی برقی بہاؤ، پر دھاتی کے آئنوں کے اثر و رسوخ کی وجہ سے ہے تو پھر ان کی اسٹیشنری مدار پر واپس جائیں. یہ اس وجہ سے lanthanides اور actinides phosphors ہیں کہ لئے ہے.

ایٹموں کی ionic radii کے کم کرنے کے نتائج

Lanthanum کے اور کیا. actinium، ان کے خاندانوں، دھاتی کے آئنوں کا سائز اشارے radii کے میں ایک monotonic کمی سے عناصر کی طرح میں. کیمسٹری میں، اس طرح کے معاملات میں lanthanide اور actinide سمپیڑن کی بات کرنے کے لئے. کیمسٹری سیٹ مندرجہ ذیل پیٹرن: کے ساتھ اضافہ چارج کی مہم نابیک کے جوہری، جب عناصر کا تعلق ایک اور اسی عرصے کے اور ان کے radii کی کمی. یہ کیا جا سکتا ہے کی وضاحت کے طور پر مندرجہ ذیل: کے لئے دھاتیں مثلا سیریم، praseodymium، neodymium، تعداد کی توانائی کی سطح کے جوہری اور ہمیشہ برابر چھ. تاہم نابیک الزامات بالترتیب ایک ایک کرکے incremented کیا اور قیام +58 ،، +59 ،، +60. یہ کہ مثبت چارج نابیک طرف الیکٹرانوں کی اندرونی گولوں کی کشش کی طاقت کو بڑھاتا ہے کا مطلب. نتیجہ کے طور پر ایٹموں کے radii کی کی کمی نہیں ہے. اوناک radii کی کے جوہری تعداد میں اضافہ کے ساتھ اوناک دھات مرکبات بھی کم کر رہے ہیں. اسی طرح کی تبدیلیوں کے عناصر کیا. actinium خاندان میں منایا گیا تھا. کیوں lanthanides اور actinides جڑواں بچوں کو کہا جاتا ہے کہ. آئن radii کے کم کرنے بنیادی طور عیسوی (OH) _3، PR (OH) ₃ hydroxides کے کی بنیادی خصوصیات کی ایک کمزور کرنے کی طرف جاتا _ہے، اور لوٹیشیم کی بنیاد پہلے ہی amphoteric خواص دکھایا.

غیر متوقع نتائج نصف europium ایٹم کو orbitals کے میں 4F-sublevel میں unpaired ئلیکٹرانوں بھرنے کی طرف جاتا ہے. انہوں رداس کم نہیں ہے، بلکہ اضافہ ایٹم. lanthanides gadolinium 5D-sublevel کے سلسلہ میں یہ مندرجہ ذیل میں، ایک الیکٹران 4F-sublevel یورپی یونین کو بھی اسی طرح موجود ہے. ایک ایسی ساخت gadolinium کے ایک ایٹم کے رداس میں ایک اچانک کمی ہے. اسی طرح کا ایک رجحان ytterbium کے ایک جوڑے میں منایا جاتا ہے - لوٹیشیم. ایک بڑے 4F-ذیلی پرت بھرنے مکمل کرنے کے لئے کی وجہ سے ایٹم رداس کے پہلے عنصر، جبکہ لوٹیشیم جو اچانک 5D-sublevel الیکٹران مشاہدہ ظہور پر کے طور پر کم. کیا. actinium اور جوہری اور آئنوں کے اس کے خاندان radii کے دیگر تابکار عناصر میں leaps اور حد میں، lanthanides کے طور پر ایک monotonically تبدیل نہیں کرتے، لیکن اس کے ساتھ ساتھ. اس طرح، lanthanides اور actinides جس میں ان مرکبات کی خصوصیات correlatively جوہری کی الیکٹران گولوں کی ionic رداس اور ساخت پر منحصر عناصر ہیں.

ویلنس ریاستوں

Lanthanides اور actinides جن خصوصیات بہت ملتے جلتے ہیں عناصر ہیں. خاص طور پر، یہ ظرف آئنوں اور ایٹموں میں ان کے آکسیکرن ریاستوں سے متعلق ہے. مثال، تھوریم اور protactinium، تین میں سے ایک ظرف نمائش، ویں کے مرکبات میں لئے (OH) _3، PaCl _3، THF _3، پا ₂ (CO _{3) 3.} ان چیزوں کے تمام اگھلنشیل ہیں اور دھاتی کے طور پر ایک ہی کیمیائی خصوصیات ہے Lanthanum کے خاندان: ..، سیریم، praseodymium، neodymium، اور وغیرہ میں Lanthanides کے ان مرکبات مرضی بھی ہو trivalent. پیٹ میں جڑواں بچے - یہ مثالیں ہمارے دعوے کہ lanthanides اور actinides کے درست ثابت. انہوں نے اسی طرح کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات ہے. یہ اندرونی منتقلی عناصر کے دونوں خاندانوں کے ایٹموں میں بنیادی طور پر الیکٹران orbitals کے کی ساخت کی وضاحت کی جا سکتی ہے.

دھات کے خواص

دو گروپوں کے تمام نمائندوں کہ 4f-، 5f- مکمل کئے جا چکے دھاتیں، اسی طرح D-Sublevels کے ہیں. Lanthanum کے اور نادر زمین کے عناصر ان کے خاندان سے ملاقات کی. ان کی جسمانی اور کیمیائی خصوصیات تو اسی طرح ہے کہ الگ الگ لیبارٹری کے حالات کے تحت، وہ بڑی مشکل سے الگ کر رہے ہیں. اکثر آکسیکرن ریاست +3 دکھا رہا ہے، Lanthanum کے سلسلہ عناصر کے ساتھ بہت سے مماثلت ہے alkaline زمین دھاتوں (بیریم، کیلشیم، اسٹرانٹیم). Actinides بھی بھی تابکار علاوہ انتہائی فعال دھاتیں ہیں.

lanthanides اور actinides اور رابطے خصوصیات کی ساختی خصوصیات اس طرح، کے طور پر مثال کے طور پر، باریک pyrophoric تقسیم کیا گیا. دھاتوں کے چہرے پر مرکوز کرسٹل جعلی کے سائز میں کمی بھی ہے. شامل کریں کہ دونوں خاندانوں کے تمام کیمیائی عناصر - تیزی darkening کے ہوا کے اعلی رد کی وجہ سے ایک چاندی شین کے ساتھ ایک دھاتی. انہوں نے مزید آکسیکرن سے حفاظت کے متعلقہ آکسائڈ فلم کی طرف سے احاطہ کرتا رہے ہیں. تمام عناصر neptunium اور پلوٹونیم سوائے کافی refractory کی، پگھلنے پوائنٹ سے 1000 ° C. نمایاں طور پر کم ہے

خصوصیت کیمیائی رد عمل

ماضی میں بتایا گیا ہے، lanthanides اور actinides کیمیائی فعال دھاتیں ہیں. halogens، اسی طرح فاسفورس، کاربن - مثال کے طور پر Lanthanum کے، سیریم اور خاندان کے دیگر عناصر کو آسانی سے آسان مادہ کے ساتھ منسلک کیا جا سکتا ہے. Lanthanides بھی دونوں کاربن مونوآکسائڈ اور کاربن ڈائی آکسائیڈ کے ساتھ بات چیت کر سکتے. انہوں نے یہ بھی پانی گلنا کرنے کی صلاحیت رکھتے ہیں. ایسے جیسے ایسایسییل ₃ یا PRF ₃ تک آسان نمکیات، کے _علاوہ، وہ ڈبل نمک کی تشکیل. تجزیاتی کیمسٹری میں، ایک اہم جگہ lanthanide دھاتی glycine اور سائٹرک ایسڈ کے ساتھ رد عمل پر قبضہ. نتیجے پیچیدہ مرکبات طرح عمل جیسے کچ دھاتیں lanthanides کا ایک مرکب کی علیحدگی کے لئے لاگو ہوتے ہیں.

ایک نائٹریٹ، کلورائد اور سلفیٹ ایسڈ کے ساتھ رد عمل کی طرف سے، دھاتیں اسی نمک کی تشکیل. انہوں نے پانی میں آسانی سے گھلنشیل ہیں اور کرسٹل ہائیڈریٹ قیام کا آسانی سے قابل ہے. اس lanthanide نمک کی پانی کے حل جس کو ان کے متعلقہ آئنوں میں موجودگی کی طرف سے بیان کی گئی ہے، رنگ ہیں کہ غور کرنا چاہیے. نمک کے حل samarium یا praseodymium سبز neodymium - سرخ ارغوانی europium اور promethium - گلابی. آکسیکرن ریاست +3 میں آئنوں رنگ ہیں، جو دھات کے آئنوں، lanthanides کا پتہ لگانے کے لئے تجزیاتی کیمسٹری میں استعمال کیا جاتا ہے (نام نہاد اعلی معیار کے رد عمل). اسی مقصد کے لئے بھی اس طرح کسری crystallization کے اور آئن تبادلہ chromatography کی کیمیائی تجزیہ کے طریقوں کا استعمال کیا.

عناصر کی actinides گروپ کے دو میں سے ممیز کیا جا سکتا. یہ برکلے، فارم، mendelevium، nobelium، lawrencium اور یورینیم، neptunium، پلوٹونیم، omeretsy ہے. کیمیائی خواص اس کے خاندان سے پہلے ایک اور Lanthanum دھاتیں کی طرح ہیں. دوسرے گروہ کے عناصر بہت ملتا جلتا کیمیائی خصوصیات (کافی ایک دوسرے کے متماثل) ہے. سلفر، نائٹروجن، کاربن: تمام actinides فوری طور پر غیر دھاتیں کے ساتھ تعامل کرتے ہیں. آکسیجن legandami ساتھ وہ پیچیدہ مرکبات کی تشکیل. دیکھا جا سکتا ہے کے طور پر، دھاتوں کی دونوں خاندانوں کیمیائی رویے میں ایک دوسرے سے ملتے جلتے. lanthanides اور actinides دھاتیں اکثر جڑواں کہلاتا تھا.

صورتحال ہائیڈروجن متواتر نظام، lanthanides، actinides

یہ ہے ضروری پر لے کر اکاؤنٹ حقیقت یہ ہے کہ ہائیڈروجن ہے کافی فعالی مادہ. یہ خود کو ظاہر کیمیائی رد عمل کے حالات پر منحصر ہے: ایک ایجنٹ کو کم کرنے اور آکسیکرن ایجنٹ کے طور پر. متواتر نظام میں ہائیڈروجن کے دو گروہوں کے اہم subgroups میں بیک وقت ہے یہی وجہ ہے کہ ہے.

پہلا ہائیڈروجن ایک کم کرنے ایجنٹ، کے ساتھ ساتھ کے طور پر کام کنر دھاتیں، یہاں واقع ہے. عناصر halogens کے ساتھ ساتھ 7th کے گروپ کی جگہ ہائیڈروجن اس لچک اشارہ کرتا ہے. چھٹے دور میں یہ پہلے ذکر کیا ہے، lanthanides کے خاندان، میز کی سہولت اور compactness کی کے لئے ایک علیحدہ قطار میں پیش کی گئی ہے. ساتویں مدت actin اور کے لئے اسی طرح کی خصوصیات کے ساتھ تابکار عناصر کے ایک گروپ پر مشتمل ہے. Actinides lanthanum کے قریبی خاندان کے تحت کیمیائی عناصر DI میندیلیئف کی میز کے باہر واقع ہیں. کم از کم تعلیم حاصل کی، ان ایٹموں کے مرکزے کے بعد کے ان عناصر تابکاری کی وجہ سے بہت غیر مستحکم ہے. کو یاد ہوگا کہ lanthanides اور actinides اندرونی منتقلی عناصر ہیں، اور ان کی جسمانی خصوصیات بہت ملتے جلتے ہیں.

دھاتی صنعت کی پیداوار کے لئے جنرل کے طریقوں

تھوریم، protactinium اور یورینیم، ایسکوں سے براہ راست کی طرف سے تیار کیا جاتا ہے جس میں سوائے، دیگر actinides یورینیم دھات بہاؤ تیزی تعدیلوں آگے بڑھ کے نمونے irradiating کی طرف سے تیار کیا جا سکتا. صنعتی پیمانے neptunium اور پلوٹونیم ایٹمی ری ایکٹروں سے خرچ ایندھن سے نکالا جاتا ہے. یاد رکھیں کہ actinides حاصل - کافی پیچیدہ اور مہنگا عمل ہے، آئن تبادلہ اور کثیر نکالنے ہیں جو اہم طریقوں ہے. Lanthanides، جس نادر زمین عناصر کہلاتے ہیں، chlorides یا fluorides کے electrolysis کی طرف سے حاصل کی. انتہائی خالص lanthanides حاصل کرنے کے لئے، metallothermal طریقہ کار کا استعمال کیا.

کہاں اندرونی منتقلی عناصر پر لاگو کرنا

جسے ہم مطالعہ دھاتیں کے استعمال کے سپیکٹرم کافی وسیع ہے. actinium کے ایک خاندان کے لئے - تمام، جوہری ہتھیاروں اور توانائی کے اوپر ہے. Actinides ادویات، دوش پتہ لگانے کے، ایکٹیویشن تجزیہ میں اہم ہیں. اس lanthanides اور actinides کے استعمال، ایٹمی ری ایکٹروں کے ذرائع میں نیوٹران گرفتاری طور نظر انداز کرنا ناممکن ہے. Lanthanides علاوہ، کاسٹ لوہے اور سٹیل پر اضافے alloying کے ساتھ ساتھ phosphors کی پیداوار میں کے طور پر استعمال کیا.

نوعیت کے اعتبار سے تقسیم

actinides اور lanthanides کے آکسائڈ اکثر زرکونیم، تھوریم، اٹریم زمینوں کہا جاتا ہے. وہ اسی دھاتوں کی تیاری کے لئے ایک اہم ذریعہ ہیں. یورینس، actinides کے اہم نمائندے کی کچ دھاتیں یا افروز معدنیات میں سے چار اقسام کی شکل میں lithosphere کی بیرونی پرت میں ہے کے طور پر. سب سے پہلے، یہ یورینیم ڈائی آکسائیڈ ہے جو pitchblende ہے. اس دھات کے اعلی مواد ہے. اکثر ریڈیم یورینیم ڈائی آکسائیڈ کے ذخائر (رگوں) کے ہمراہ. انہوں نے کینیڈا، فرانس، زایر میں پائے جاتے ہیں. تھوریم اور کے احاطے یورینیم کی دھات اکثر اس طرح کے طور پر سونے یا چاندی دھاتیں کے دیگر قیمتی کچ دھاتیں پر مشتمل ہے.

روس، جنوبی افریقہ، کینیڈا اور آسٹریلیا میں امیر طرح خام مال کی انوینٹری. بعض تلچھٹی پتھروں معدنی carnotite پر مشتمل ہے. اس کی ساخت، یورینیم، وینیڈیم کے علاوہ اور کوئی دوسرا داخل ہوتا ہے. خام یورینیم کی چوتھی قسم - ایک فاسفیٹ ایسک اور zhelezouranovye سیٹس. ان کے ذخائر مراکش، سویڈن اور امریکہ میں ہیں. فی الحال کوئلہ اور لگنائٹ مشتمل یورینیم نجاست کے ذخائر کے طور پر امید افزا سمجھا. وہ سپین میں پیدا ہوتے ہیں، جمہوریہ چیک، اسی طرح دو امریکی ریاستوں - شمالی اور جنوبی ڈکوٹا.