logo alhimikov.net  алхимиков.нет
главная контакты карта сайта гостевая книга
 
 

 

периодическая система

рис. 24

В русской литературе таблица, отражающая актинидную теорию, впервые была помещена в книге: Химия изотопов. Сборник № 1. М: Изд-во иностр. лит. 1948.

Предложенное Сиборгом размещение семейства актинидов быстро стало общепринятым. Другие варианты размещения предлагались лишь немногими учеными. Так, австрийский химик П. Шенк в 1951 г. предложил выделять в структуре периодической системы дополнительные побочные подгруппы (с-подгруппы) для размещения в них лантанидов и актинидов. Наиболее активным оппонентом Сиборга был французский радиохимик М. Гайсинский (таблица 24). Он предлагал (1953 г.) следующую структуру седьмого периода:

1) элементы от Fr до U размещаются в группах от I до VI; 2) Np, Pu и Am вместе с U образуют группу уранидов; 3) с Cm начинается группа кюридов, для которых четко выявляется предпочтительность степени окисления III. Эта концепция получила название уранидно-кюридной.

В последующие десятилетия синтез новых трансурановых элементов и изучение их свойств привели к выводу о существенном своеобразии химии актинидов, что поставило под вопрос правомерность актинидной теории.

Главным видом радиоактивного распада в области тяжелых трансурановых элементов является спонтанное деление. По мере увеличения Z величины периодов полураспада заметно уменьшаются. Согласно расчетам, проведенным в 1950-х гг., предельное значение Z, при котором синтез еще осуществим, оценивалось примерно равным 110. В середине 1960-х гг. теоретики выдвинули оптимистическую гипотезу: в области больших, так называемых магических значений Z==110, 114, 126, и даже 164, соответствующие атомные ядра могут обладать аномально высокой устойчивостью по отношению к спонтанному делению. По выражению Г. Сиборга, это — как бы “островки стабильности” в “море неустойчивости”. Гипотеза “островков относительной стабильности” (ООС) давала надежду на успешный синтез некоторых из этих “сверхэлементов” и даже на обнаружение их в природе. Но до сих пор проблема верхней границы периодической системы остается нерешенной.

периодическая система

рис. 25

 

Таблица 25, предложенная Г. Сиборгом в 1969 г., стала своего рода реакцией на предполагавшуюся возможность “прорыва” в область “сверхэлементов”. Сиборг выделяет гипотетическое семейство суперактинидов в интервале порядковых номеров 122—153. В атомах этих элементов должны заполняться 5g-подоболочка (18 электронов) и 6f-подоболочка (14 электронов). Далее застраиваются 7d- и 8p-подоболочки, и восьмой период заканчивается элементом с Z = 168 (он содержит 50 элементов).

С помощью компьютеров были проведены детальные теоретические расчеты, которые в общих чертах позволили предположить последовательность формирования электронных конфигураций атомов элементов восьмого периода и оценить важнейшие свойства некоторых из них. Выявилась очень сложная картина, из которой следовало, что в области столь больших значений Z характер периодического изменения свойств элементов и заполнения отдельных подоболочек становятся принципиально, иными. Не такими, как можно было бы предполагать на основании общих соображений об эволюции структуры периодической системы.

периодическая система

рис. 26

Таблица 26 опубликована в 1983 г. Здесь таблица приведена в несколько упрощенном виде.

Символ Н помещен внутри сегмента, охватывающего пространство от IA- до VIIA-подгрупп. Этим приемом подчеркивается, что водороду не может быть отведено четко определенное место в системе. В то же время отмечаются черты его некоторого формального сходства со щелочными металлами и галогенами.

Сохранена нулевая группа, в которую включены гелий и неон. Для этих элементов получение сколь-либо устойчивых соединений исключено. Другие благородные газы (аргон, криптон, ксенон и радон) располагаются а VIIIA-подгруппе. Такое распределение обосновано еще и тем, что в атомах гелия и неона внешние электронные оболочки (К и L) заполнены целиком. В атомах последующих благородных газов внешние М-, N-, О-, Р- и Q-оболочки остаются незаполненными.

Элементы семейства РЗЭ от лантана до лютеция заключены в рамку | La—Lu |; этим подчеркивается, что они обладают большим химическим сходством, и с этой точки зрения лантан нельзя отрывать от лантанидов. Расшифровка РЗЭ под таблицей детализирована по сравнению с общепринятой: отражена вторичная периодичность в ряду 4f-элементов.

Аналогичный “комбинированный” символ | Ac—Lr | помещен в седьмом периоде и объединяет актиний и актиниды. Обычно ряд актинидов располагают под рядом лантанидов внизу таблицы. Однако современные исследования показали, что химия 5f-элeмeнтoв значительно отличается от химии 4f-элементов, прежде всего, обилием степеней окисления. Поэтому подобие элементов двух семейств выглядит ныне в значительной степени формальным. Чтобы отразить это обстоятельство, расшифровка ряда актинидов дана справа от расшифровки ряда лантанидов. Что касается вторичной периодичности у актинидов, то она имеет гораздо более сложный характер.

В таблице 27 представлена наиболее часто употребляемая современная короткая форма периодической системы элементов. Другими формами, которые также широко используются, являются полудлинная (18-клеточная), длинная (32-клеточная) и лестничная формы.

Число вариантов графического изображения периодической системы, которые были опубликованы за 130 лет (начиная с 1869 г.), едва ли поддается сколь-либо точной оценке. В Институте истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН была проведена работа по сбору и систематизации таких вариантов. В результате был составлен обширный атлас, содержащий более 500 модификаций системы. Среди них преобладают таблицы (>400); остальные изображения — в виде различных геометрических фигур, аналитических кривых и т.п. Конечно, эта сводка далека от того, чтобы быть исчерпывающей.

По сравнению с другими основными формами таблицы, короткая является наиболее информативной, хотя, конечно, и не лишена недостатков. Благородные газы составляют в ней главную подгруппу VIII группы (VIIIa-подгруппу). Лантаниды и актиниды размещаются в IIIb-подгруппе, соответственно, вместе с La и Lr.

Нужно упомянуть, что до сих пор сохранилась тенденция рассматривать непосредственными аналогами скандия и иттрия лютеций и лоуренсий, что с химической точки зрения не является криминалом (поскольку и Lu и Lr — это d-элементы, именно в их атомах начинается систематическое заполнение, соответственно, 5d- и 6d-подоболочек). Обратим внимание на некоторые вопросы терминологии. В дословном переводе “лантаниды” и “актиниды” (термины, преимущественно использующиеся в зарубежной литературе) означают “идущие за лантаном” и “идущие за актинием”. В 1948 г. русский химик С.А. Щукарев предложил названия “лантаноиды” и “актиноиды” (т.е. “подобные лантану” и “подобные актинию”). В первом случае, при учете большого химического сходства РЗЭ, термин достаточно четко отражает положение вещей. Во втором дело обстоит сложнее, так как 5f-элементы, в силу обилия проявляемых ими степеней окисления, отнюдь нельзя рассматривать как “подобные актинию”.

Наконец, символ водорода в современных таблицах помещают либо в Iа-, либо в VIIa-подгруппах; иногда же его ставят сразу в обеих подгруппах (заключая в одной из них символ Н в скобки или изображая другим шрифтом). Совокупность всех современных знаний о химии водорода объективно свидетельствует, что он является единственным элементом, который не может быть однозначно отнесен к какой-либо определенной группе системы.

В этой таблице седьмой период остается недостроенным (он должен заканчиваться элементом с Z=118, экарадоном). Между тем, уже синтезированы отдельные изотопы элементов с Z=111-112 и 114. Появлялись сообщения о констатации образования атомов с Z=116 и 118. Разумеется, потребуется время, чтобы эти результаты получили обоснованное подтверждение.

Можно надеяться, что уже в обозримом будущем произойдет окончательное завершение седьмого периода таблицы Менделеева.

назад   в начало

 


  Rambler's 

Top100 Рейтинг@Mail.ru
© «alhimikov.net» 2006-2008      info@alhimikov.net