Н.С. Ахметов - Общая и неорганическая химия (1109650), страница 122
Текст из файла (страница 122)
риг. 69, Б) и имг ют солеобразный характер. Они в большей мере напоминают ионные гидриды щелочно-земельных металлов, а с гидридами Ы-злементоэ имеют мало общего. Водородные соединения лантаноидов — химически весьма активные вещества, очень знергично взаимодействуют г водой, кислородом, галагенами и другими окислителями. Особо реакционноспособны соединения типа ЭНз. Благодаря высокой температуре плавления оксиды, сульфиды, ингриды и карбиды лантаноидов используются для изготовлен и я огнеупорной керамики. Разнообразно применение соединений ланга ноидов в производстве специальных стекол. Соединения Э (1Ч). Степень окисления +4 характерна для церия но может проявляться и у других лантаноидов. У церия (!Ч) выделены оксид СеОт (светло-желтый), фторид СеГэ (белый), гидроксид СеО ° пНтО (желтый), немногочисленные соли — Се(С!Оэ)э, Се(БОэ) Диоксид СеОз образуется при непосредственном взаимодействии прогтых веществ или при термическом разложении некоторых солей церия (ГН.
Он тугоплавок (т. пл. 2500" С). Прокаленный СеОз химичесюэ довольно инертен, не взаимодействует с кислотами и щелочами. Гидроксид Се(ОН)э получается по обменной реакции в водном растворе в виде студенистого огадка переменного состава СеОз иНгО В отличие от Сс(ОН)з ои проявляет амфотерные признаки. При растворении СеО. пНтО в кислотах образуются растворы оранжевоэх цвета, обусловливаемого окраской аквакомплексов [Се(ОНт)п]э'. За немногим исключением соли церия (|Ч) неустойчивы, в воде сильно гидролизуются Более устойчивы двойные соли церия (|Ч). Так, из азотнокислого раствор; кристаллизуется соль (ХНэ)в[Се(ХОз)в]-2НтО (оранжево-красного цвета).
Ио э [Се(ХОз)з]т имеет форму икосаздра (Сеэ' окружен 12 атомами О), т. е. ХО;,— ион выступает в качестве дидентантного лиганда. 706 В кислых растворах соединения церия (1Ч) выступают как довольно сильные окислители (!э',, э = 1,61 В), например, окисляют концентрированнукэ соляную кислоту: 2Се(ОН)э + 8НС! = 2СеС1;э + 8НтО г'оединения других лантаноидов ПЧ) малостойки, являются сильными окислителями. Они образуются при действии на соединения Э (РП) фторидами благородных газов: 4ЭГз + ХеГэ = 4ЭГэ + Хе 4Свзрз + Хе! 4 = 4СззЭ1'т + Хе Соединения Э (П).
Степень окисления +2 наиболее отчетливо проявляется у европия (и' э, ., = — 0,33 В). Производные Ец (П), Яэп (П), ЧЬ (П) напоминают соединения злементов подгруппы кальция. Оксиды ЭО и гидроксиды Э(ОН)т — основные соединения. Сульфаты ЭБОэ, как и ВаЯОэ, в воде нерастворимы. Европий часто встречается в составе минералов элементов подгруппы кальция. Минералы же, содержащие РЗЭ в состоянии окисления +3, европием обычно бедны. Этот факт также свидетельствует о достаточной устойчивости у европия степени окисления +2.
Производные других лантаноидов (П) являются сильными восстановителями (7э ' „„, составляет — 2,94 — 1,15 В). Г Л А В А 2. у-ЭЛЕМЕНТЪ| 7-го ПЕРИОДА |!ЕРИОДИЧЕСКОй СИСТЕМЪ| Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА Гипотеза о существовании семейства актиноидов была высказана Г Сиборгом в 1940-х годах. В семейство актиноидов входят торий ТЬ, протактиний Ра, уран 11, нептуний Хр, плутоний Рп, америций Апэ, кюрий Сш, берклий В1г, калифорний СГ, зйнштейний Ез, фермий Гт, мендечевий Мб, нобелий 707 Радиус атома, Символ Энергия ионнзации Э Э',эВ Радиус иона, Эз', нм Элемент Электронная конфигурация Атом- ный номер нм 0,235 Радий 88 б<)» 7зз Ас Актиний 5.1 0.188 89 0,107 6<»» 7зг 5»)г а <6 Ч 6<6 -" 6<1» 7<» 7зг Т1» 1'а.
Хр Рп Аш Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций 0,105 0,103 0,100 0.099 0,097 0,096 90 91 92 93 94 95 6,1 6.9 6,2 6,06 5,99 О,!80 0,163 0,156 О. 156 О.!60 0.174 57» 6<6 7<з Кюрий 96 Сш 0.096 0,175 5Р 6<!» 7зг 57»с 7 -' 5)»' 7 аз 5)»г 7зг 7з» 5)»" 7.»а Берклий Кзлифорний Эйнгатейний Ф<»рмий М енделсви й Н абели й 97 98 99 100 101 102 В)< С! Ез Гш М<) Хо 6,30 6,4 6,5 6,6 6,7 6.8 0.093 0.096 0,095 0.094 0,093 0,093 0,169 Лоуренсий 5)» з б 4» 7»з 103 Ьг 0,092 бап 7зг 104 Рсзсрфорлай Хо и лоуренсий 1.г, В табл.
50 приведены основные характеристики атомов и ионов актиноидов и для сравнения даны сведения о радин, актинии и курчатовии. Т а б л и ц а 50. Эл<жтрониые конфигурации, атомные и ионные радиусы, энергии иониэации атомов радия, актиния, актиноидов и курчатовия Уран 11, торий ТЬ и протактиний Ра содержатся в земной ко. ре. Остальные актиноиды в природе не встречаются (за исключ< нием ничтожных количеств нептуния и плутония). Они были пол»- чены в 1940 — !96! гг. искусственным путем с помощью ядерных реа». ций.
Для синтеза трансурановых элементов используются реакции. ь 708 которых участвуют нейтроны, дейтроны, а-частицы с энергией порядка 30 — 40 МэВ и многозарядные ионы 1»аВ", »»С»<, '<Хз', аОз', ггХе'а') с энергией до 130 МэВ. Ири длите<ьном облучении в ядерном реакторе урана †2 »л = 92) потоком нейтронов мо»кно получить изотопы всех трансурановых элементов, вплоть до фгрмия Г»»» (Я = !00). В начале образуется изотоп урана-239, который за счет )7-распада превращается в изотоп нептуния-239 (з3 — — 93). Последний таким же образом переходит в изотоп плутония.239 (а = 91): ,, гзз1; Х гззХ -К гззр зг " 7) зг ' зз Р зз Изотопы "-"лОь гзз»< и гз»В являлися родоначальниками природных радиоактнвныл рядсь элементоаь получива<ил название соответственно ряда шараа, »»а<»а урана и рада актаьак о- и 1<-П!»евранп<н»<я в этих рядах заканчиваются об»»аз<»ья»»»»ьм трел устойчиьых изотопов свинца: г"зРЬ, га»РЬ и гззРЬ (с магическим чи<лом протонов 82).
Поскольку в этих падал происходит только о- и »»-<»!юь!анне»»нс, то мас <»»<ь<ь»иола ьвутрн каждого ряда или меняются сразу на 4 единицы, или ьэобшс не меняются. Поэтому в ряду тория встречаются ллр < с массовыми '<и<гаям»» А = 4ь, в ряду урана — с А = 4я + 2, в ряду актинии — с .1 =- 4ь + 3 !где я — целые числа от 51 ло 59). Ряд распада с массоьымп <и«ъ<мн ядер 4 = 4я + 1 на Земле не обнаружен, все его члены распались Ролан.шю»вник радиоаь»им<ого ряда Л = 4п е 1 — изотоп нептуния-237 Для аьтиноидов характерен распад ядер за счет спонтанного делеш»я. Ири этом чем тяжелее ядро, тем более выражено спонтанное д<»ш<не ядер Если период полураспада при спонтанном делении урана гогтавляет примерно 10'а лет, то для плутония он равен 10'с годам, для кюрия — 10а годам, для калифорния — порядка 1 года, для фсрмия — нескольким часам.
Для наиболее устойчивого изотопа побелив 'язаХ<» — 1500 с В соответствии с этим из актиноидов лучше других изучены первые семь элементов семейства. Сведения об о<тальных элементах получены в основном при изучении поведения их ионов в растворах и по некоторым косвенным данным. Химическое изучение актиноидов существенно затрудняется радиоактнвнь<м распадом и радиоактивными излучени»»ми, вызывающими химические изменения в изучаемых системах. Ио мере увеличения атомного номера элемента энергия связи 5»с электронов с ядром атома увеличивается и становится выгодным переход 6<1-электро»»ов в 5»рсостояние. Ио маро .»а»н»ли<ясна З~орбиталей электронные конфигурации атома 709 Ап5 Сси +7 +6 Ха Ьг +3 +3 Ри +7 Мс! +3 Хр +6 +7 Гя Гш +3 +3 ТЬ +4 В1с +4 Ра +5 С! +4 Устойчивость степени окисления +2 возрастает в ряду Сг — Хо.
Координационные числа актиноидов весьма разнообразны — от 4 до 12. По аналогии с лантаноидами первые семь элементов семейства актиноидов можно объединить в подсежепсяпве шария (ТЬ вЂ” Сш), а остальные семь элементов — в подсе.аепсшво берхяия (ВЬ вЂ” Ьг). 8 1. СЕМЕЙСТВО АКТИНОИДОВ Торий и уран относятся к рассеянным элементам, а протактиний— к редким (см табл. 26). Богатые торием или ураном минералы встречаются редко.
К ним относятся торитп ТЬГ505 и ураиипит (105.5. Протактиний сопутствует урану. Простые вещества. В виде простых веществ торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций, кюрий — серебристо-белые металлы с высокой плотностью и относительно высокими температурами плавления и кипения.' ТЬ Ра 11 Хр Ри Аш Ст ........... 11,7 15,4 19,0 20,4 19,9 13,7 !3,5 ........... 1750 1572 1134 639 640 1173 1358 ........... 4200 4487 4200 4082 3352 2607 3!10 Пл., г/см5 .
Т. пл., С. Т. ьип., С Актиноиды химически активны. На воздухе большинство из них постепенно окисляется кислородом и азотом. При сгорании металлов в кислороде образуются соединения, соответствующие наиболее устойчивым степеням окисления актиноидов. Например: ч 5 ТЬ + Оэ = ТЬОг, '4Ра + 505 —— 2Ра05 +4 6 +4 ЗН + 405 = 1140 ( П05.2Е05); Ри + 05 — — Ри05 При нагревании актиноиды взаимодействуют и с большинсчэсо55 других неметаллов. Получающиеся соединения характеризуются высо- 710 стабилизируются и переход бд-электронов в 58состаяние становится асе более затрудненным.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
