Mavz: Elementlarning xossalari. Reja: I. Kirish II. Asosiy qism s-elementlar: Na va Ba
Download 0.56 Mb. Pdf ko'rish
|
Elementlarning xossalari.
|
2.4.F-elementlar:La va Th
F-elementlari davriy jadvaldagi atomlari f-orbitalni valent elektronlari orqali yuqori quvvat bilan egallab turuvchi elementlar blokidir.Blok tarkibiga lantanoidlar va aktinoidlar kiradi. Ushbu blokga kiritilgan elementlarning elektron konfiguratsiyasi aslidan farq qilishi mumkin.Bu esa Klechkovskiy qoidasining aniqlash uslubiga toʻgʻri keladi. Ushbu blok ikki guruhga boʻlingan: 30 1. 4f orbitallarida elektronlari boʻlgan elementlar- lantanoidlardir, 2. 5f orbitalida elektronlari boʻlgan elementlar- aktinoidlardir. Avvaldan aktiniy va lantan yoki lutesiy va lavrensiy elementlaridan qaysilarini ushbu guruhlarga kiritish toʻgʻrisida bahs-munozaralar mavjud. Sababi shundaki, tashqi elektron qatlamida joylashgan f — elektronlar soni faqat 14 tagacha boʻlishi mumkin. ↓ Davri 6 Lanta noidi 5 7 La 5 8 Ce 5 9 Pr 6 0 Nd 6 1 Pm 6 2 Sm 6 3 Eu 6 4 Gd 6 5 Tb 6 6 Dy 6 7 Ho 6 8 Er 6 9 Tm 7 0 Yb 7 1 Lu 7 Aktin oidi 8 9 Ac 9 0 Th 9 1 Pa 9 2 U 9 3 Np 9 4 Pu 9 5 Am 9 6 Cm 9 7 Bk 9 8 Cf 9 9 Es 1 00 Fm 1 01 Md 1 02 No 1 03 Lr Lantanoidlar hisoblangan barcha elementlar M 3+ ionlarini hosil qiladi. Suvli eritmalarda lantanga yaqinroq boʻlgan lantanoidlar toʻqqizta suv molekulasi bilan, undan uzoqdagi elementlar esa sakkizta suv molekulasi bilan oʻralgan. Biroq, seriy kabi M 4+ ionlarini hosil qiluvchi elementlar ham mavjud; Ce 4+ ksenon inert gazining nihoyatda barqaror elektron konfiguratsiyasiga ega. Bu ion anchayin kuchli oksidlovchi moddadir. Eu 2+ ioni [Xe]4f 7 elektron konfiguratsiyasiga ega boʻlib, kuchli qaytaruvchi vosita hamdir. Eu 2+ ning mavjudligi f-qobigʻining yarim toʻldirilgan barqarorligi bilan bogʻliq [2] . Yengil aktinoidlar (toriydan ameritsiygacha) +3 dan +4 (Th), +5 (Pa), +6 (U, Am), +7 (Np, Pu) gacha oksidlanish darajasiga ega boʻlishi mumkin. Biroq, yuqori oksidlanish darajasidagi Np, Pu va Am birikmalari oʻrtasidagi bogʻlanish beqaror. Bunga sabab ularning esa radioaktiv parchalanish taʼsirida sekin qayta 31 tiklanishidir. Oksidlanish darajasi +3 ga teng qolgan aktinoidlar lantaniodlarni yodga soladi. F elementlarning barcha oksidlanish darajasidagi ionlari (Th 4+ dan tashqari) ham kation, ham anion shakldagi eritmalarda turli xil ranglarga ega, bu f-s va f-d elektron oʻtishlarning qulayligi bilan bogʻliq. Lantan-La Lantan - kimyoviy element bo'lib, La belgisi va atom raqami 57. Bu yumshoq , egiluvchan,kumushsimon-oq metall bo'lib,havo ta'sirida asta-sekin xiralashadi. Bu lantanidlar seriyasining eponimidir,davriy jadvaldagi lantan va lutetiy o'rtasidagi 15 ta o'xshash elementlar guruhi,lantan birinchi va prototipidir. Lantan an'anaviy ravishda noyob yer elementlari qatoriga kiradi.Ko'pgina boshqa noyob tuproq elementlari singari, odatdagi oksidlanish darajasi+3. Lantan odamlarda biologik rolga ega emas, lekin ba'zi bakteriyalar uchun zarurdir. Bu odamlar uchun ayniqsa zaharli emas, lekin ba'zi mikroblarga qarshi faollikni ko'rsatadi. Lantan odatda seriy va boshqa noyob tuproq elementlari bilan birga uchraydi . Lantan birinchi marta 1839 yilda shved kimyogari Karl Gustaf Mosander tomonidan seriy nitrat tarkibidagi nopoklik sifatida topilgan - shuning uchun lantan , qadimgi yunoncha lantanein (lantanein) dan olingan bo'lib,"yashirin yotish" degan ma'noni anglatadi. Garchi u noyob yer elementi sifatida tasniflangan bo'lsa- da, lantan Yer qobig'ida eng ko'p tarqalgan 28-o'rinda turadi, qo'rg'oshindan deyarli uch baravar ko'p . Monazit va bastnasit kabi minerallarda lantan lantanid tarkibining to'rtdan bir qismini tashkil qiladi.U o'sha minerallardan shu qadar murakkab jarayon orqali olinadiki, 1923 yilgacha toza lantan metali ajratilmagan. Lantan birikmalari katalizatorlar,shisha qo'shimchalar, studiya yoritgichlari va proyektorlari uchun uglerod yoy lampalari, zajigalkalar va mash'allardagi ateşleme elementlari, elektron katodlar,sintillyatorlar,gaz volframli payvandlash elektrodlari va boshqa narsalar sifatida ko'plab ilovalarga ega.Lantan karbonat,buyrak 32 etishmovchiligi bilan ko'rilgan qonda yuqori darajada fosfat bo'lgan hollarda fosfat birlasht Lantan lantanidlar seriyasining birinchi elementi va prototipidir. Davriy jadvalda u gidroksidi tuproqli metal bariyning o'ng tomonida va lantanid seriyning chap tomonida ko'rinadi. Lantan odatda ushbu mavzu bo'yicha yozgan mualliflar tomonidan f-blok elementlarining birinchisi hisoblanadi.Lantan atomining 57 ta elektroni 5d 1 6s 2 konfiguratsiyasida joylashgan boʻlib , uchta valentlik elektroni asil gaz yadrosidan tashqarida joylashgan. Kimyoviy reaktsiyalarda lantan deyarli har doim 5d va 6s pastki qavatlardagi ushbu uchta valentlik elektronlarini beradi.oldingi asil gaz ksenonining barqaror konfiguratsiyasiga erishib,+3 oksidlanish holatini hosil qilish.Ba'zi lantan (II) birikmalari ham ma'lum, ammo ular ancha barqaror emas. Lantanidlar orasida lantan alohida ahamiyatga ega, chunki u bitta gaz fazali atom sifatida 4f elektronga ega emas. Shunday qilib, u kuchli paramagnit keyingi lantanidlardan farqli o'laroq, faqat juda zaif paramagnitdir (oxirgi ikkitasi, 4f qobig'i to'liq to'lgan iterbiy va lutesiydan tashqari).Biroq,lantanning 4f qobig'i qisman kimyoviy muhitda ishg'ol qilinishi va kimyoviy bog'lanishda ishtirok etishi mumkin.Masalan, uch valentli lantanidlarning erish nuqtalari (Yevropiy va itterbiydan tashqari) 6s, 5d va 4f elektronlarining gibridlanish darajasi bilan bogʻliq (4f ishtiroki ortishi bilan pasayadi),va lantan ular orasida ikkinchi eng past erish nuqtasiga ega: 920 °C. (Europiy va iterbiyning erish nuqtalari pastroqdir, chunki ular har bir atomda uch emas, ikki elektronni delokalizatsiya qiladi.)f orbitallarning kimyoviy mavjudligi lantanning anomal asosiy holat konfiguratsiyasiga qaramay f- blokda joylashishini oqlaydi(bu shunchaki kuchli elektronlararo itarilish natijasidir, chunki u kichik va yadro elektronlariga yaqin bo'lgani uchun 4f qobig'ini egallash unchalik foydali emas). Lantanidlar ketma-ket o'tgan sari qattiqlashadi: kutilganidek, lantan yumshoq metalldir.Lantan lantanidlar ichida eng kam uchuvchi hisoblanadi.Aksariyat lantanidlar singari, lantan xona haroratida olti burchakli kristall tuzilishga ega. 310 33 °C da lantan yuz markazli kub tuzilishiga, 865 °C da esa tanaga markazlashtirilgan kubik tuzilishga o'zgaradi. Lantan barcha lantanidlar orasida uchinchi o'rinda turadi, u Yer qobig'ining 39 mg / kg ni tashkil qiladi, 41,5 mg / kg neodimiy va 66,5 mg / kg seriydan keyin. U yer qobig'idagi qo'rg'oshindan deyarli uch baravar ko'p . [40] "Nodir yer metallari" deb ataladigan bo'lishiga qaramay, lantan kamdan-kam uchraydi, lekin tarixan shunday nomlangan, chunki u ohak va magneziya kabi "umumiy yer" ga qaraganda kam uchraydi va tarixan faqat bir nechta. konlari ma'lum edi. Lantan noyob tuproq metali hisoblanadi, chunki uni qazib olish jarayoni qiyin, vaqt talab qiluvchi va qimmat. [13] Lantan kamdan-kam hollarda noyob tuproq minerallarida topilgan dominant lantaniddir va ularning kimyoviy formulalarida odatda seriydan oldin bo'ladi. La-dominant minerallarning noyob misollari - monazit-(La) va lantanit-(La). Monazit qumidan lantan ishlab chiqarish La 3+ ioni seriy guruhining dastlabki lantanidlariga ( samariy va evropiygacha bo'lganlar ) o'xshash o'lchamlarga ega bo'lib, ular davriy jadvalda darhol kuzatiladi va shuning uchun u ular bilan birga fosfat , silikat va karbonat minerallarida paydo bo'ladi.Ruda maydalangandan va maydalangandan so'ng, avvalo issiq konsentrlangan sulfat kislota, rivojlanayotgan karbonat angidrid, vodorod ftorid va kremniy tetraflorid bilan ishlov beriladi:mahsulot quritiladi va suv bilan yuviladi, eritmada dastlabki lantanid ionlari, shu jumladan lantan qoladi. 34 Toriy-Th Toriy zaif radioaktiv metall kimyoviy element bo'lib, Th belgisi va atom raqami 90.Toriy kumush rangga ega bo'lib, havo ta'sirida qora rangga aylanadi va toriy dioksidini hosil qiladi;o'rtacha darajada yumshoq va egiluvchan va yuqori erish nuqtasiga ega.Toriy-elektropozitiv aktinid bo'lib,uning kimyosida +4 oksidlanish darajasi ustunlik qiladi;u juda reaktiv va mayda bo'linganida havoda yonishi mumkin.Barcha ma'lum bo'lgan toriy izotoplari beqaror. Eng barqaror izotop 232 Th ning yarim yemirilish davri 14,05 milliard yil yoki taxminan koinot yoshiga teng; alfa parchalanishi orqali juda sekin parchalanadi,barqaror 208 Pb bilan tugaydigan toriy seriyali deb nomlangan parchalanish zanjiri boshlanadi . Yerda toriy va uran yagona muhim radioaktiv elementlar bo'lib, ular tabiatda hali ham birlamchi elementlar sifatida ko'p miqdorda uchraydi.Toriy uch baravar ko'p ekanligi taxmin qilinadi.Yer qobig'ida uran sifatida va asosan monazit qumlaridan noyob yer metallarini qazib olishning yon mahsuloti sifatida tozalanadi. Toriy 1828 yilda norvegiyalik havaskor mineralog Morten Thrane Esmark tomonidan topilgan va shved kimyogari Yons Yakob Berzelius tomonidan aniqlangan va uni Norvegiya momaqaldiroq xudosi Tor sharafiga qo'ygan.Uning birinchi ilovalari 19-asr oxirida ishlab chiqilgan.Toriyning radioaktivligi 20- asrning birinchi oʻn yilliklarida keng eʼtirof etilgan. Asrning ikkinchi yarmida toriy uning radioaktivligi bilan bog'liq xavotirlar tufayli ko'p maqsadlarda almashtirildi. Toriy hali ham TIG payvandlash elektrodlarida qotishma element sifatida qo'llaniladi, lekin asta-sekin turli xil kompozitsiyalar bilan almashtiriladi. Bundan tashqari, u yuqori darajadagi optika va ilmiy asboblarda material bo'lib, ba'zi radioeshittirish vakuum naychalarida va gaz mantiyalarida yorug'lik manbai sifatida ishlatilgan,ammo bu foydalanish chegaralangan bo'lib qoldi. Uranni yadroviy reaktorlarda yadro yoqilg'isi sifatida almashtirish taklif qilingan va bir nechta toriy reaktorlari qurilgan.Toriy,shuningdek, magniyni mustahkamlashda, elektr jihozlarida volfram simini qoplashda,elektr lampalardagi volfram donalari 35 hajmini nazorat qilishda ishlatiladi,yuqori haroratli tigellar va ko'zoynaklar, shu jumladan kamera va ilmiy asboblar linzalari. Toriydan foydalanishning boshqa turlariga issiqlikka chidamli keramika, samolyot dvigatellari va lampochkalar kiradi.Okean fani qadimgi okeanni tushunish uchun 231 Pa 230 Th izotop nisbatlaridan foydalangan. Toriy o'rtacha yumshoq, paramagnit,yorqin kumush rangli radioaktiv aktinidli metalldir.Davriy jadvalda u aktiniyning o'ng tomonida,protaktinyumning chap tomonida va seryum ostida joylashgan.Sof toriy juda egiluvchan bo'lib,metallar uchun odatdagidek,sovuq,chayqalishi va tortilishi mumkin.Xona haroratida toriy metall yuzi markazlashtirilgan kubik kristall tuzilishga ega;u ikkita boshqa shaklga ega, biri yuqori haroratda (1360 °C dan yuqori; tana markazlashtirilgan kubik) va biri yuqori bosimda (taxminan 100 GPa; tanaga qaratilgan tetragonal). Toriy metallining ommaviy moduli (materialning siqilishiga qarshilik ko'rsatkichi) 54 GPa ni tashkil qiladi, bu qalayning (58,2 GPa) bilan bir xil.Alyuminiy-75,2 GPa; mis 137,8 GPa va yumshoq po'lat 160-169 GPa.Toriy yumshoq po'lat kabi qattiqdir,shuning uchun qizdirilganda uni choyshablarga o'rash va simga tortish mumkin. Toriy uran va plutoniydan deyarli yarmi zichroq va ikkalasidan ham qattiqroq.1,4 K dan pastda oʻta oʻtkazuvchan boʻladi.Toriyning erish nuqtasi 1750 °C aktiniy (1227°C) va protaktiniy (1568 °C)nikidan yuqori.7-davr boshida,fransiydantoriyga oʻtganda elementlarning erish nuqtalari koʻtariladi (boshqa davrlarda boʻlgani kabi),chunki har bir atom hissa qoʻshgan delokalizatsiyalangan elektronlar soni fransiyda bittadan toriyda toʻrttagacha koʻpayadi, bu esa bu elektronlar va ularning zaryadi sifatida metall ionlari oʻrtasida katta tortishish paydo boʻlishiga olib keladi. birdan to'rtgacha oshadi. Toriydan so'ng toriydan plutoniygacha erish nuqtalarida yangi pasayish tendentsiyasi mavjud bo'lib , bu erda f elektronlar soni taxminan 0,4 dan taxminan 6 ga oshadi: bu tendentsiya 5f va 6d orbitallarining gibridlanishining kuchayishi va yo'nalishli 36 hosil bo'lishi bilan bog'liq. bog'lanishlar natijasida murakkabroq kristall tuzilmalar paydo bo'ladi va metall bog'lanish zaiflashadi.(Toriy metali uchun f-elektronlar soni 5f–6d oʻzaro bogʻliqligi tufayli butun son emas.)Kamida milligramm miqdorida o'rganilishi mumkin bo'lgan kaliforniygacha bo'lgan aktinidlar orasida toriy eng yuqori erish va qaynash nuqtalariga va ikkinchi eng past zichlikka ega; faqat aktiniy engilroq.Toriyning qaynash nuqtasi 4788°C ma'lum qaynash nuqtalari bo'lgan barcha elementlar orasida beshinchi o'rinda turadi. XULOSA Davriy sistemadagi elementlar, birinchi galda, metall va metallmaslarga bo‘linadi. Bu bo‘linish nisbiydir, u oddiy moddalarning fizik xossalariga (masalan, elektr o ‘tkazuvchanlikka) asoslangan. Metallar (mis, oltin va boshqalar) elektr tokini yaxshi o‘tkazadi, metallmaslar (bor, oltingugurt) dielektrik xususiyatiga ega bo ‘ladi (lekin, metallmaslar orasida elektr tokini yaxshi o‘tkazadigan uglerodning allotropik shakli — grafit mavjud).Bosh gruppacha elementlarining tartib raqami ortishi bilan atomlarda metallik xossalarining ortib borishi atomlar radiusi va ionlanish energiyasining o ‘zgarib borishi bilan bog‘liq. Davrlarda bosh gruppacha elementlar metallik xossa elementlar tartib raqami ortib borish tartibida kamayadi, metallmaslik xossasi esa ortib boradi Xulosa qilib aytganda, davriy sistemada tipik metallmas — ftor, tipik metall — Cs va Fr bo‘ladi. Bosh gruppachalarda yuqorfdan pastga tushganda elementlarda metallik xossasining ortib borishi natijasida bosh gruppachalaring yuqorisida metallmaslar, pastki qismida metallar joylashadi. Jadvalda bu elementlarni bo’luvchi chegarada Be—Al—G e —Sb—Po (diagonal ustida joylashgan elem entlar atomlari) o ‘rnashgan, ularda metallik va metallmaslik alomati kuzatiladi, ularning oksidlariga amfoterlik xossa mansub. 37 Shu chegaraga yondashgan elementlarda ham bu hodisani kuzatish mumkin. Bunday elementlar atomlari ko’pincha metall va metall bo’lmagan shakllar (modifikatsiya)da uchraydi. Davriy sistemadagi elementlar atomlarining xossalarini bir necha xususiyatlar — atom radiusi, elektronga moyillik, ionlanish potensiali, elektrmanfiyligi, kislota-asosli xossalari orqali talqin qilish lozim. Download 0.56 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|