عنصر الدورة السابعة

عنصر الدورة السابعة هو أحد العناصر الكيميائية في الصف السابع (أو الدورة السابعة ) من الجدول الدوري للعناصر . يُرتب الجدول الدوري في صفوف لتوضيح الاتجاهات الدورية المتكررة في السلوك الكيميائي للعناصر مع ازدياد عددها الذري: يبدأ صف جديد عندما يبدأ السلوك الكيميائي بالتكرار، مما يعني أن العناصر ذات السلوك المتشابه تقع في نفس الأعمدة الرأسية. تحتوي الدورة السابعة على 32 عنصرًا، وهو نفس عدد عناصر الدورة السادسة ، بدءًا من الفرانسيوم وانتهاءً بالأوغانيسون ، أثقل عنصر تم اكتشافه حتى الآن. وكقاعدة عامة، تملأ عناصر الدورة السابعة غلافها الإلكتروني 7s أولًا، ثم أغلفة 5f، و6d، و7p بهذا الترتيب، ولكن هناك استثناءات، مثل اليورانيوم .

ملكيات

جميع عناصر الدورة السابعة مشعة . تحتوي هذه الدورة على الأكتينيدات ، والتي تشمل البلوتونيوم ، آخر عنصر موجود طبيعيًا؛ [ 1 ] [ ملاحظة 1 ] يجب تصنيع العناصر اللاحقة صناعيًا. في حين أن العناصر الخمسة الأولى من هذه العناصر المصنعة ( من الأمريسيوم إلى الأينشتاينيوم ) متوفرة الآن بكميات كبيرة ، فإن معظمها نادر للغاية، حيث تم تحضيرها بكميات ضئيلة جدًا ( ميكروغرامات أو أقل). أما عناصر ما بعد الأكتينيدات اللاحقة، فقد تم تحديدها في المختبرات فقط على دفعات من بضع ذرات في كل مرة.

على الرغم من ندرة العديد من هذه العناصر، مما يعني قلة النتائج التجريبية، إلا أن خصائصها الدورية وخصائص مجموعاتها أقل وضوحًا من غيرها من العناصر. فبينما يُظهر الفرانسيوم والراديوم خصائص نموذجية لمجموعتيهما، تُظهر الأكتينيدات تنوعًا أكبر بكثير في السلوك وحالات الأكسدة مقارنةً باللانثانيدات . وتعود هذه الخصائص المميزة إلى عوامل متعددة، منها درجة عالية من اقتران الدوران المداري والتأثيرات النسبية، والتي تُعزى في نهاية المطاف إلى الشحنة الكهربائية العالية جدًا لنوى هذه العناصر الضخمة. وتسود الدورية في معظم عناصر سلسلة 6d ، ويُتوقع وجودها أيضًا في عنصري الموسكوڤيوم والليڤرموريوم ، بينما يُتوقع أن تمتلك العناصر الأربعة الأخرى في سلسلة 7p، وهي النيهونيوم والفليروفيوم والتينيسين والأوغانيسون ، خصائص مختلفة تمامًا عن تلك المتوقعة لمجموعاتها.

عناصر

عنصر كيميائيحاجزالتوزيع الإلكترونيحدوث
 
87الأبالفرانسيومكتلة s[Rn] 7s 1من التحلل
88رعالراديومكتلة s[Rn] 7s 2من التحلل
89أالأكتينيومكتلة f[Rn] 6d 1 7s 2 (*)من التحلل
90ذالثوريومكتلة f[Rn] 6d 2 7s 2 (*)البدائي
91بابروتاكتينيومكتلة f[Rn] 5f 2 6d 1 7s 2 (*)من التحلل
92يواليورانيومكتلة f[Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 (*)البدائي
93Npالنبتونيومكتلة f[Rn] 5f 4 6d 1 7s 2 (*)من التحلل
94بوالبلوتونيومكتلة f[Rn] 5f 6 7s 2من التحلل
95أكونالأمريسيومكتلة f[Rn] 5f 7 7s 2هندوسي
96سمالكوريومكتلة f[Rn] 5f 7 6d 1 7s 2 (*)هندوسي
97كتابالبركليومكتلة f[Rn] 5f 9 7s 2هندوسي
98انظرالكاليفورنيومكتلة f[Rn] 5f 10 7s 2هندوسي
99إسأينشتاينيومكتلة f[Rn] 5f 11 7s 2هندوسي
100إف إمالفيرميومكتلة f[Rn] 5f 12 7s 2هندوسي
101ماريلاندالمندليفيومكتلة f[Rn] 5f 13 7s 2هندوسي
102لانوبيلومكتلة f[Rn] 5f 14 7s 2هندوسي
103اليسارلورنسيومكتلة د[Rn] 5f 14 7s 2 7p 1 (*)هندوسي
104الترددات الراديويةروثرفورديومكتلة د[Rn] 5f 14 6d 2 7s 2هندوسي
105قاعدة البياناتدبنيومكتلة د[Rn] 5f 14 6d 3 7s 2هندوسي
106سنغافورةسيبورغيومكتلة د[Rn] 5f 14 6d 4 7s 2هندوسي
107بهبوهريومكتلة د[Rn] 5f 14 6d 5 7s 2هندوسي
108Hsهاسيومكتلة د[Rn] 5f14 6d6 7s2Synthetic
109MtMeitneriumd-block[Rn] 5f14 6d7 7s2 (?)Synthetic
110DsDarmstadtiumd-block[Rn] 5f14 6d8 7s2 (?)Synthetic
111RgRoentgeniumd-block[Rn] 5f14 6d9 7s2 (?)Synthetic
112CnCoperniciumd-block[Rn] 5f14 6d10 7s2 (?)Synthetic
113NhNihoniump-block[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p1 (?)Synthetic
114FlFleroviump-block[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p2 (?)Synthetic
115McMoscoviump-block[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p3 (?)Synthetic
116LvLivermoriump-block[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p4 (?)Synthetic
117TsTennessinep-block[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p5 (?)Synthetic
118OgOganessonp-block[Rn] 5f14 6d10 7s2 7p6 (?)Synthetic

(?) Prediction

(*) Exception to the Madelung rule.

In many periodic tables, the f-block is erroneously shifted one element to the right, so that lanthanum and actinium become d-block elements, and Ce–Lu and Th–Lr form the f-block tearing the d-block into two very uneven portions. This is a holdover from early erroneous measurements of electron configurations.[4]Lev Landau and Evgeny Lifshitz pointed out in 1948 that lutetium is not an f-block element,[5] and since then physical, chemical, and electronic evidence has overwhelmingly supported that the f-block contains the elements La–Yb and Ac–No,[4][6] as shown here and as supported by International Union of Pure and Applied Chemistry reports dating from 1988[6] and 2021.[7]

S-block

Francium and radium make up the s-block elements of the 7th period.

الفرانسيوم (Fr، العدد الذري 87) معدن شديد الإشعاع يتحلل إلى أستاتين أو راديوم أو رادون . وهو أحد أقل عنصرين كهرسلبية ، والآخر هو السيزيوم . وبصفته فلزًا قلويًا ، فإنه يحتوي على إلكترون تكافؤ واحد . اكتشفته مارغريت بيريه في فرنسا (التي سُمي العنصر باسمها) عام 1939. [ 8 ] وكان آخر عنصر يُكتشف في الطبيعة ، وليس عن طريق التخليق. [ ملاحظة 2 ] خارج المختبر، يُعد الفرانسيوم نادرًا للغاية، حيث توجد كميات ضئيلة منه في خامات اليورانيوم والثوريوم ، حيث يتشكل نظير الفرانسيوم-223 ويتحلل باستمرار. وتوجد منه كميات ضئيلة تصل إلى 20-30 غرامًا (أونصة واحدة) في أي وقت في جميع أنحاء قشرة الأرض ؛ أما النظائر الأخرى فهي مُصنّعة بالكامل. وكانت أكبر كمية تم إنتاجها في المختبر عبارة عن عنقود يضم أكثر من 300,000 ذرة. [ 9 ] 

الراديوم (Ra، العدد الذري 88) فلز قلوي ترابي أبيض نقي تقريبًا ، ولكنه يتأكسد بسهولة ، ويتفاعل مع النيتروجين (بدلًا من الأكسجين) عند تعرضه للهواء، فيتحول لونه إلى الأسود. جميع نظائر الراديوم مشعة ؛ وأكثرها استقرارًا هو الراديوم -226 ، الذي يبلغ عمر النصف له 1601 سنة ويتحلل إلى غاز الرادون . وبسبب عدم استقراره، يُصدر الراديوم ضوءًا أزرق خافتًا. اكتشف ماري وبيير كوري الراديوم، على شكل كلوريد الراديوم ، عام 1898. استخلصا مركب الراديوم من اليورانينيت ونشرا الاكتشاف في الأكاديمية الفرنسية للعلوم بعد خمسة أيام. عُزل الراديوم في حالته المعدنية بواسطة ماري كوري وأندريه لويس ديبيرن عن طريق التحليل الكهربائي لكلوريد الراديوم عام 1910. ومنذ اكتشافه، أُطلقت أسماء مثل الراديوم A والراديوم C2 على العديد من نظائر العناصر الأخرى الناتجة عن تحلل الراديوم-226. يوجد الراديوم في الطبيعة بكميات ضئيلة في خامات اليورانيوم ، تصل إلى سُبع غرام لكل طن من اليورانينيت . الراديوم ليس ضروريًا للكائنات الحية، ومن المحتمل حدوث آثار صحية ضارة عند دخوله في العمليات الكيميائية الحيوية نظرًا لنشاطه الإشعاعي وتفاعليته الكيميائية.

الأكتينيدات

كانت القنبلة الذرية التي ألقيت على ناغازاكي تحتوي على شحنة من البلوتونيوم . [ 10 ]

تضم سلسلة الأكتينيدات أو الأكتينويدات ( حسب تسمية الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية ) العناصر الكيميائية المعدنية الخمسة عشر ذات الأعداد الذرية من 89 إلى 103، من الأكتينيوم إلى اللورنسيوم . [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]

تُسمى سلسلة الأكتينيدات نسبةً إلى عنصرها الأول، الأكتينيوم. جميع الأكتينيدات، باستثناء واحد، هي عناصر من الفئة f ، أي أنها تكتمل فيها مستويات الإلكترونات في الغلاف 5f ؛ ويُعتبر اللورنسيوم، وهو عنصر من الفئة d ، من الأكتينيدات أيضًا. وبالمقارنة مع اللانثانيدات ، التي هي أيضًا في معظمها عناصر من الفئة f ، تُظهر الأكتينيدات تكافؤًا أكثر تنوعًا .

من بين الأكتينيدات، يوجد الثوريوم واليورانيوم بكميات كبيرة وأصلية في الطبيعة. وينتج عن التحلل الإشعاعي لليورانيوم كميات عابرة من الأكتينيوم والبروتاكتينيوم والبلوتونيوم ، كما تُنتج ذرات النبتونيوم والبلوتونيوم أحيانًا من التحول النووي في خامات اليورانيوم . أما الأكتينيدات الأخرى فهي عناصر اصطناعية بحتة ، مع العلم أن الأكتينيدات الستة الأولى بعد البلوتونيوم كانت قد أُنتجت في أوكلو (وتحللت منذ زمن بعيد)، ومن شبه المؤكد أن الكوريوم كان موجودًا في الطبيعة سابقًا كنظير مشع منقرض . [ 11 ] [ 15 ] وقد أطلقت التجارب النووية ستة أكتينيدات على الأقل أثقل من البلوتونيوم في البيئة ؛ وأظهر تحليل حطام انفجار قنبلة هيدروجينية عام 1952 وجود الأمريسيوم والكوريوم والبركليوم والكاليفورنيوم والإينشتاينيوم والفيرميوم . [ 16 ]

جميع الأكتينيدات مشعة وتطلق طاقة عند تحللها الإشعاعي؛ اليورانيوم والثوريوم الموجودان طبيعياً، والبلوتونيوم المُصنّع، هما أكثر الأكتينيدات وفرةً على سطح الأرض. تُستخدم هذه العناصر في المفاعلات النووية والأسلحة النووية . ولليورانيوم والثوريوم استخدامات متنوعة حالية وتاريخية، بينما يُستخدم الأمريسيوم في غرف التأين لمعظم أجهزة كشف الدخان الحديثة .

في عروض الجدول الدوري ، تُعرض اللانثانيدات والأكتينيدات عادةً في صفين إضافيين أسفل متن الجدول الرئيسي، [ 11 ] مع وجود عناصر نائبة أو عنصر واحد مُختار من كل سلسلة (إما اللانثانوم أو اللوتيتيوم ، وإما الأكتينيوم أو اللورنسيوم ، على التوالي) في خلية واحدة من الجدول الرئيسي، بين الباريوم والهافنيوم ، وبين الراديوم والرذرفورديوم ، على التوالي. هذا العرف هو مسألة جمالية وعملية تنسيقية بحتة؛ أما الجدول الدوري ذو التنسيق العريض (32 عمودًا)، وهو نادر الاستخدام ، فيُظهر سلسلتي اللانثانيدات والأكتينيدات في أعمدتهما الصحيحة، كجزء من الصفين السادس والسابع (الدورات) من الجدول.

الأكتينيدات العابرة

Transactinide elements (also, transactinides, or super-heavy elements, or superheavies) are the chemical elements with atomic numbers greater than those of the actinides, the heaviest of which is lawrencium (103).[17][18] All transactinides of period 7 have been discovered, up to oganesson (element 118).

Superheavies are also transuranic elements, that is, have atomic number greater than that of uranium (92). The further distinction of having an atomic number greater than the actinides is significant in several ways:

  • The transactinide elements all have electrons in the 6d subshell in their ground state (and thus are placed in the d-block).
  • Even the longest-lived known isotopes of many transactinides have extremely short half-lives, measured in seconds or smaller units.
  • The element naming controversy involved the first five or six transactinides. These elements thus used three-letter systematic names for many years after their discovery was confirmed. (Usually, the three-letter symbols are replaced with two-letter symbols relatively soon after a discovery has been confirmed.)

Transactinides are radioactive and have only been obtained synthetically in laboratories. None of these elements has ever been collected in a macroscopic sample. Transactinides are all named after scientists, or important locations involved in the synthesis of the elements.

Chemistry Nobel Prize winner Glenn T. Seaborg, who first proposed the actinide concept which led to the acceptance of the actinide series, also proposed the existence of a transactinide series ranging from element 104 to 121 and a superactinide series approximately spanning elements 122 to 153. The transactinide seaborgium is named in his honor.

IUPAC defines an element to exist if its lifetime is longer than 10−14 second, the time needed to form an electron cloud.[19]

Notes

  1. Trace quantities of 239Pu are found in uranium deposits[2] due to neutron capture of 238U and subsequent beta decay. It is also possible that the long-lived isotope 244Pu may exist primordially.[3]
  2. تم العثور علىبعض العناصر التي تم اكتشافها من خلال التركيب، مثل التكنيتيوم ، في الطبيعة لاحقًا.

مراجع

  1. "الجدول الدوري - الجمعية الملكية للكيمياء" . www.rsc.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-10-2023 .
  2. مينر، ويليام ن.؛ شونفيلد، فريد و. (1968). "البلوتونيوم" . في كليفورد أ. هامبل ( محرر). موسوعة العناصر الكيميائية . نيويورك (نيويورك): مؤسسة رينهولد للنشر. ص 541. رقم مكتبة الكونغرس 68029938 .  
  3. ^ وو يانغ. داي، شيونغشين؛ شينغ، شان؛ لو، ماويي؛ كريستل، ماركوس. سينال، هانز أرنو؛ هو ، شاوشون (2022). "البحث المباشر عن البدائي 244 Pu في بيان أوبو باستناسيت" . الحروف الكيميائية الصينية . 33 (7): 3522–3526 . دوى : 10.1016/j.cclet.2022.03.036 . تم الاسترجاع 29 يناير 2024 .
  4. 1 2 ويليام ب. جنسن (1982). "مواقع اللانثانوم (الأكتينيوم) واللوتيتيوم (اللورينسيوم) في الجدول الدوري". مجلة التعليم الكيميائي 59 (8): 634-636 . Bibcode : 1982JChEd..59..634J . doi : 10.1021/ed059p634 .
  5. إل دي لانداو ، إي إم ليفشيتز (1958). ميكانيكا الكم: النظرية غير النسبية . المجلد 3 ( الطبعة الأولى). دار بيرغامون للنشر . الصفحات 256-257 .   
  6. فلوك ، إي. (1988). "رموز جديدة في الجدول الدوري" ( ملف PDF) . الكيمياء البحتة والتطبيقية 60 (3): 431-436 . doi : 10.1351/pac198860030431 . S2CID 96704008. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 25 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 24 مارس 2012 . 
  7. سكيري، إريك (18 يناير 2021). "تقرير مبدئي حول المناقشات المتعلقة بالمجموعة 3 من الجدول الدوري" ( ملف PDF) . مجلة الكيمياء الدولية . 43 (1): 31-34 . doi : 10.1515/ci-2021-0115 . S2CID 231694898. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 13 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه في 9 أبريل 2021 . 
  8. "الفرانسيوم | عنصر مشع، فلز قلوي، نادر | بريتانيكا" . www.britannica.com . تاريخ الاسترجاع: 19-10-2023 .
  9. ^ لويس أ. أوروزكو (2003). "الفرانسيوم" . الأخبار الكيميائية والهندسية .
  10. مشروع مانهاتن: تاريخ تفاعلي . وزارة الطاقة الأمريكية
  11. 1 2 3 غراي ، ثيودور (2009). العناصر: استكشاف مرئي لكل ذرة معروفة في الكون . نيويورك: دار نشر بلاك دوغ وليفينثال. ص 240. ISBN  978-1-57912-814-2.
  12. عنصر الأكتينيدات ، موسوعة بريتانيكا على الإنترنت
  13. على الرغم من أن "الأكتينويد" (بدلاً من "الأكتينيد") تعني "شبيهة بالأكتينيوم" وبالتالي يجب استبعاد الأكتينيوم، إلا أن هذا العنصر عادة ما يتم تضمينه في السلسلة.
  14. كونلي، نيل ج.؛ وآخرون (2005). "العناصر" . تسمية الكيمياء غير العضوية . لندن: الجمعية الملكية للكيمياء . ص 52. ISBN   978-0-85404-438-2.
  15. غرينوود، ص 1250
  16. فيلدز، ب.؛ ستودير، م.؛ دايموند، هـ.؛ ميك، ج.؛ إنغرام، م.؛ بايل، ج.؛ ستيفنز، س.؛ فريد، س.؛ مانينغ، و. (1956). "عناصر ما بعد البلوتونيوم في حطام التجارب النووية الحرارية". مجلة Physical Review . 102 (1): 180. Bibcode : 1956PhRv..102..180F . doi : 10.1103/PhysRev.102.180 .
  17. توصيات الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية المؤقتة لتسمية الكيمياء غير العضوية (2004) مؤرشفة في 27-10-2006 في Wayback Machine (مسودة على الإنترنت لنسخة محدثة من " الكتاب الأحمر " IR 3–6)
  18. مورس، ليستر ر.؛ إيدلشتاين، نورمان م.؛ فوجر، جان، محرران. (2006). كيمياء عناصر الأكتينيدات وما وراء الأكتينيدات ( الطبعة الثالثة). دوردريخت، هولندا: سبرينغر. ISBN  978-1-4020-3555-5.
  19. "Kernchemie" .