Transcript الاكتيندات THE ACTINIDIES

‫االكتيندات‬
THE
ACTINIDIES
‫االكتنيدات‬
‫‪THE‬‬
‫‪ACTINIDIES‬‬
‫‪‬تسمي عناصر‪5F‬االنتقالية الداخلية وهي ‪14‬‬
‫عنصر تلي عنصر االكتنيوم(‪. (Ac=89‬‬
‫‪‬تبدأ بعنصر االكتنيوم‪Ac89‬وتنتهي بعنصر‬
‫اللورانسيوم ‪Lr103‬حيث يبدأ امتالء المدار‬
‫‪5F‬بااللكترونا ت ‪.‬‬
‫‪‬يعتبر عنصر ‪Ac‬ليس من عناصر االكتنيدات اال‬
‫انه ينضم لهذه السلسلة‪.‬‬
‫وجودها في الطبيعة‬
‫‪‬يرجع وجود ‪ U ,Pa,Th,Ac‬في القشرة‬
‫االرضية الي عمرالنصف ‪T1/2‬الطويل‬
‫‪‬‬
‫‪232‬‬
‫‪238 235‬‬
‫الن هذه النظائر هي مصدر لعناصر‬
‫‪Th,‬‬
‫‪U,‬‬
‫‪‬للنظائر ‪U‬‬
‫‪ Pa , Ac ‬وغيرها من النظائر المشعةالتي تنتج من التفكك لخامات‬
‫‪ ‬اليورانيوم و الثوريوم‬
‫تمت تسميةعناصر ‪Ac‬التي تلي عنصر ‪ U‬حسب مكتشفيها من‬
‫العلماء او مواطنهم‬
‫‪.‬‬
‫اسم العنصر‬
‫النبتونيوم‬
‫البلوتونيوم‬
‫االمريكيوم‬
‫كيوريوم‬
‫بركيليوم‬
‫كاليفورنيوم‬
‫اينشتنيوم‬
‫فرميوم‬
‫مندليفيوم‬
‫نوبليوم‬
‫لورانسيوم‬
‫رمزه‬
‫‪Np‬‬
‫‪Pu‬‬
‫‪Am‬‬
‫‪Cm‬‬
‫‪Bk‬‬
‫‪Cf‬‬
‫‪Es‬‬
‫‪Fm‬‬
‫‪Md‬‬
‫‪No‬‬
‫‪Lr‬‬
‫المكتشف او موطنه‬
‫سمي علي اسم كوكب (نبتون)‬
‫سمي علي اسم كوكب(بلوتو)‬
‫سمي نسبة الي قارة(امريكا)‬
‫سمي نسبة الي مدام (كورى)‬
‫سمي نسبة الي منطقة(بيركلي باميركا)‬
‫سمي نسبة الي مقاطعة (كاليفورنيا بامريكا)‬
‫سمي نسبة الي العالم (اينشتين) مكتشف النظرية النسبية‬
‫سمي نسبة الي العالم (فيرمي) مؤسس اول مفاعل نووي‬
‫سمي نسبة الي العالم (مندليف) مؤسس الجدول الدوري‬
‫سمي نسبة الي العالم (نوبل)‬
‫سمي نسبة الي العالم (ارسنت لوران)‬
‫خصائصها‪-:‬‬
‫‪‬كل عناصر االكتنيدات عناصر مشعة واغلبها‬
‫اليوجد في الطبيعة‪.‬‬
‫‪‬فيوجد كال من عنصري الثوريوم و اليورانيوم‬
‫كمواد خام‪.‬‬
‫‪‬اما االكتنيوم والبروتكتنيوم والنبتونيوم و‬
‫البلوتونيوم فيوجدان في الطبيعة بكميات ضئيلة‬
‫ويصعب فصلها مما يجعل تحضيرها معمليا اسهل‬
‫الطرق للحصول عليها‪.‬‬
‫طرق تحضيرهما معمليا‪-:‬‬
‫‪‬يستخدم تفاعالن نوويان في تحضير العناصر‬
‫االكتنية وهما‪-:‬‬
‫‪-١‬التقاط النيترونات ويتبع ذلك بث جسيمات‬
‫‪β‬ممايزيد العدد الذري بمقدار وحدة واحدة‪.‬‬
‫‪ -٢‬التقاط انوية العناصر الخفيفة مثل ‪Ne ,He‬‬
‫ممايزيد العدد الذري بعدة وحدات‪.‬‬
‫‪2‬‬
‫الترتيب االلكتروني ‪[Rn] 7S 5f 6d‬‬
‫الترتيب االلكتروني‬
‫العنصر‬
‫الرمز‬
‫العدد الذري‬
‫االكتنيوم‬
‫‪Ac‬‬
‫‪89‬‬
‫‪[Rn] 7S2 5f0 6d1‬‬
‫الثوريوم‬
‫‪Th‬‬
‫‪90‬‬
‫‪[Rn] 7S2 5f0 6d2‬‬
‫بروتكتنيوم‬
‫‪Pa‬‬
‫‪91‬‬
‫يورانيوم‬
‫‪U‬‬
‫‪92‬‬
‫‪[Rn] 7S25f3 6d1‬‬
‫نبتونيوم‬
‫‪Np‬‬
‫‪93‬‬
‫‪[Rn] 7S25f4 6d1‬‬
‫بلوتونيوم‬
‫‪Pu‬‬
‫‪94‬‬
‫‪[Rn] 7S2 5f6 6d0‬‬
‫امركيوم‬
‫‪Am‬‬
‫‪95‬‬
‫‪[Rn] 7S25f7 6d0‬‬
‫كيوريوم‬
‫‪Cm‬‬
‫‪96‬‬
‫‪[Rn] 7S2 5f7 6d1‬‬
‫بيركليوم‬
‫‪Bk‬‬
‫‪97‬‬
‫‪[Rn] 7S25f9 6d0‬‬
‫كاليفورنيوم‬
‫‪Cf‬‬
‫‪98‬‬
‫‪[Rn] 7S25f10 6d0‬‬
‫اينشتنيوم‬
‫‪Es‬‬
‫‪99‬‬
‫‪[Rn] 7S25f11 6d0‬‬
‫فيريوم‬
‫‪Fm‬‬
‫‪100‬‬
‫‪[Rn] 7S25f12 6d0‬‬
‫مندليفيوم‬
‫‪Md‬‬
‫‪101‬‬
‫‪[Rn] 7S2 5f13 6d0‬‬
‫نوبليوم‬
‫‪No‬‬
‫‪102‬‬
‫‪[Rn] 7S25f14 6d0‬‬
‫لورانسيوم‬
‫‪Lw‬‬
‫‪103‬‬
‫‪[Rn] 7S25f14 6d1‬‬
‫‪[Rn] 7S2 5f1 6d2‬‬
‫‪or‬‬
‫‪[Rn] 7S25f2 6d1‬‬
‫تفضل االلكترونات االغالف ‪ 6d‬ويمالء قبل‬
‫الغالف ‪ 5f‬ونتيجة لذلك فإن عنصري االكتنيوم و‬
‫الثوريوم لهما خواص كيميائية مطابقة لعنصري‬
‫الالنثينيوم والهافنيوم‪.‬‬
‫في الحالة الفلزية الصلبة فإن االلكترونات تفضل‬
‫الغالف ‪6d‬وذلك حتي العنصر الذي عدده‬
‫الذري‪ 93‬أي عنصر النبتونيوم ويتضح ذلك من‬
‫التباين الواضح النصاف االقطار الذي‬
‫‪‬نالحظ فيه انكماشا سريعا في حجم العنصر‬
‫ويحدث ذلك عندما يمالء الغالف الخارجي تدريجيا‬
‫و تتاثر االلكترونات في هذا الغالف بالجذب‬
‫المتزايد نتيجة الزدياد الشحنة النووية كما اننا‬
‫نالحظ ايضا ازديادا مفاجئا لنصف القطر بعد‬
‫عنصر النبتونيوم والسبب هو التغير الذي يحدث‬
‫للتوزيع االلكتروني حيث يفضل الغالف ‪5f‬علي‬
‫الغالف ‪ 6d‬وهذا التغير في التركيب‬
‫االلكتروني يزيد من نصف القطر لسببين وهما‪-:‬‬
‫‪ -١‬يحجب الغالف الخارجي عن الشحنة النووية و‬
‫بالتالي يمنع انكماشها‪.‬‬
‫‪ -٢‬يقلل من عدد الكترونات الغالف الخارجي‬
‫فتضعف الرابطة المعدنية‬
‫‪‬من عنصر البروتكتنيوم و حتي عنصر النبتونيوم‬
‫اليتعدي الفرق في طاقة الغالفين ‪ 6d‬و ‪ 5f‬طاقة‬
‫الربط العادية اال ان الكترونات العناصر بعد عنصر‬
‫النبتونيوم تفضل الغالف ‪ 5f‬ولذا نصل للترتيب‬
‫‪7‬‬
‫نصف ممتليء ‪ F‬عند عنصر الكيوريوم (‪)Cm‬‬
‫‪14‬‬
‫والممتليء كليا ‪ F‬عند عنصر اللورنسيوم (‪.)Lw‬‬
‫‪‬كلما ازدادت الكترونات الغالف ‪ 5F‬ازداد‬
‫االنكماش نتيجة ازدياد الشحنة النووية وهو‬
‫انكماش شبيه باالنكماش الالثنائي وهذا االنكماش‬
‫يزيد من تاثير حجب الغالف ‪5F‬عن االثر‬
‫الخارجي ويزيد من الفرق في الطاقة مابين‬
‫مدارات ‪ 5F‬في االرتباط وبالتالي تحديد اعداد‬
‫االكسدة(‪)3+‬بالنسبة للعناصر الثقيلة في السلسلة‬
‫‪.‬‬
‫حاالت التآكسد‪-:‬‬
‫‪‬التكافؤ الشائع لعناصر االكتنيدات هو(‪)3+‬وذلك‬
‫بفقد الكترونين من مدار‪ 7S‬والكترون واحد من‬
‫مدار ‪6d‬و‪ 5F‬وذلك علي حسب الترتيب‬
‫االلكتروني للعنصر طبقا للتالي ‪-:‬‬
‫‪3+‬‬
‫‪4+‬‬
‫‪ Th‬اكثر ثباتا ‪Th‬‬
‫‪4+‬‬
‫‪5+‬‬
‫‪ Pa‬اكثر ثباتا ‪Pa‬‬
‫‪3+‬‬
‫‪6+‬‬
‫‪ U‬اكثرثباتا ‪U‬‬
‫متراكبات االكتنيدات‬
‫العوامل التي تتحكم في تكوين المتراكبات‪-:‬‬
‫‪ -١‬يقل ثبات المتراكبات في المحاليل مع نقص‬
‫الشحنةعلي ايونات االكتنيدات‬
‫العوامل التي تتحكم في تكوين المتراكبات‪-:‬‬
‫‪ -١‬يقل ثبات المتراكبات في المحاليل مع نقص‬
‫الشحنةعلي ايونات االكتنيدات‬
‫‪+5‬‬
‫‪+5‬‬
‫‪+6‬‬
‫‪+3‬‬
‫‪+4‬‬
‫‪M <M <M <M‬وذلك الن ‪M‬توجد في‬
‫‪+‬‬
‫المحاليل علي هيئة )‪ (MO2‬أي يحمل شحنة‬
‫‪+6‬‬
‫موجبة واحدة وااليونات ‪ M‬توجد في المحاليل‬
‫‪+2‬‬
‫علي هيئة )‪(MO2‬يحمل شحنتين موجبتين ويكون‬
‫الترتيب الترتيب السابق هو تناقص الشحنة الموجبة‬
‫‪1+ < + 2 < + 3 < +4‬‬
‫علي ايونات االكتنيدات‬
‫‪-٢‬‬
‫يقل الثبات‬
‫‪٢‬تكون ايونات االكتنيدات متراكبات قوية مع‬
‫الليجاندات اللتي تحتوي علي ذرة (‪ )O‬معطية‬
‫لالكترونيات لذلك متراكبات االكتنيدات مع‬
‫الليجاندات التي تحتوي علي ‪ OH‬اقوي من اللتي‬
‫تحتوي علي ‪SH‬‬
‫‪ - ٣‬تكون ايونات االكتنيدات متراكبات قوية مع‬
‫‪F‬عنها مع باقي الهاليدات ويكون ثبات هذه‬
‫المركبات كما يلي ‪-:‬‬
‫‪I < Br < CL < F‬‬
‫طرق ترتيبها‬
‫‪‬في عام ‪ 1944‬اقترح العالم (سيبورج)ان ترتيب‬
‫عناصر ‪ Ac‬ضمن المجموعات االنتقالية ترتيبا‬
‫خاطئا ولكن العناصر التي تلي ‪ Ac‬من المفروض‬
‫ان تكون سلسلة جديدة تشبه الالنثايندات وهذا‬
‫االقتراح معروف بفرضية االكتنيدات وهو مهم في‬
‫تفسير خواص االكتنيدات الثقيلة وذلك نظرا لدخول‬
‫الكترونات ‪ 5F‬في الترابط فهي تشبه‬
‫الكترونات ‪ d‬في العناصر االنتقالية‪.‬‬
‫الخواص الطبيعية للالكتنيدات‬
‫‪‬اوال الخواص المغناطيسية‪-:‬‬
‫‪‬الكترونات الغالف ‪ 5F‬لعناصر االكتنيدات اقل‬
‫تمركزا قرب النواه واقل احتجابا واحتماء من االثر‬
‫الخارجي فهي بامتدادها الفرعي تساهم في‬
‫االرتباط اكثر من الكترونات الغالف ‪ 4F‬وهناك‬
‫اهمية قصوي للتهجين مابين مدارات ‪(5F -‬‬
‫)‪6d‬ومدارات )‪.(5F -7 S‬‬
‫‪‬هناك ثالث حاالت مختلفة ‪-:‬‬
‫‪ -‬الحالة االولي‪-:‬‬
‫يكون العنصر اشبه بالعنصر‬
‫‪‬‬
‫االنتقالي وتتغلب عليه صفة وخواص مدارات‬
‫‪6d‬وتقع مدارات ‪5F‬في مستوي طاقة عالي ‪.‬‬
‫‪- ‬الحالة الثانيه‪-:‬‬
‫يلعب االنتقال االكتروني من‬
‫‪‬‬
‫النوع ( ‪ )6d -5 F‬دورا مهما في قيمة‬
‫المغناطيسية وهذا يتضح في كل من عناصر‬
‫البروتكتنيوم و اليورانيوم والنبتونيوم والبلوتونيوم ‪.‬‬
‫‪‬الحالة الثالثة‪-:‬‬
‫ابتدأ من عنصر االميركيوم‬
‫‪‬‬
‫تتمركزمدارات‪5f‬وتميل العناصر لحالة االكسدة‬
‫الثالثية (‪ )Bk,Cm,Am‬فتصبح‬
‫قيمةالبارامغناطيسية عالية ‪Am‬وهي المقابلة‬
‫‪6‬‬
‫للترتيب االلكتروني ‪ 5F‬اما قيمة‬
‫البارامغناطيسية ‪ Cm,Bk‬فتقابل الترتيب‬
‫‪7‬‬
‫االلكتروني ‪5F‬‬
‫الخواص اللونية والطيفية‬
‫‪‬تتميزمحاليل االكتنيدات بالوانها الساطعة بسبب‬
‫امتصاصها االنتقائي للضؤ المرئي ومحاليل‬
‫ايونات هذه العناصر لها شرائط امتصاصات‬
‫طيفية عديدة في مناطق طيف فوق البنفسجي و‬
‫المرئي وتحت الحمراء وتعزي هذه الشرائط‬
‫االمتصاصية لالنتقاالت االلكترونية وهي من‬
‫انواع ثالثة‪-:‬‬
‫‪ -‬انتقال الكتروني بين مستوايين في مدارات‬
‫‪F‬اي انتقال الكتروني داخلي وهذه ال تتاثر‬
‫بمؤثرات محيطة وبالتالي فان الشرائط الطيفية‬
‫حادة وتظهر في مناطق الطيف فوق البنفسجي‬
‫والمرئي وتحت الحمراء‬
‫الخواص اللونية والطيفية‬
‫‪ -٢‬انتقال الكتروني بين مدارات‪6d,5F‬اي(‪)5F 6d‬‬
‫ومادامت مدارات ‪ 6d‬تتاثر بالموثرات المحيطة أي‬
‫بالليجاند فإن الشرائط الطيفية عريضة ومادام الفرق في‬
‫الطاقة مابين الغالف‪5F‬و ‪ 6d‬كبيرا فإن االمتصاص‬
‫يحدث في منطقة طيف فوق البنفسجي‬
‫‪ -‬انتقال الكتروني من مدارات ‪ 5F‬الي مدارات‬
‫الليجاند فتجد ان البنية االلكترونية لليجاند تلعب‬
‫دورا مهما في هذا االنتقال كما انه يتاثر بالعوامل‬
‫المحيطة وبالتالي تظهرهذه الشرائط عريضة في‬
‫منطقة تعتمد علي نوع الليجاند وفي الغالب تظهر‬
‫في منطقة طيف االشعة فوق البنفسجية وان كانت‬
‫تمتد احيانا لمنطقة الطيف المرئي وتسمي‬
‫بشرائط االنتقال االلكتروني او انتقال الشحنة و‬
‫تتميز هذه الشرائط بكثافتها‪.‬‬
‫اوجه‬
‫التشابه واالختالف بين االنثيندات واالكتنيدات‪-:‬‬
‫االكتنيدات‬
‫وجه المقارنه‬
‫الالنثيندات‬
‫‪ -١‬المكان‬
‫تقع في مجموعة مستقلة اسفل الجدول الدوري في الدورة تقع في مجموعة مستقلة اسفل الجدول الدوري في‬
‫الدورة السابعة وتلي عنصر االكتنيوم‬
‫السادسة وتلي عنصر الالنثانيوم‬
‫‪-٢‬التركيب االلكتروني تبدأ بامتالء المدار‪4F‬‬
‫‪-٣‬العنصر الممثل‬
‫للسلسلة‬
‫عنصر الالنثانيوم‬
‫‪ -٤‬حاالت التاكسد‬
‫‪ -٥‬الحالة الفلزية‬
‫تبدأ بامتالء المدار‪5F‬‬
‫عنصر االكتنيوم‬
‫االكثر شيوعا الحالة الثالثية‬
‫كلها فلزات كهرو موجبة‬
‫كلها فلزات كهرو موجبة باالضافة لكونها مواد مشعة‬
‫‪-٦‬اعداد التناسق‬
‫تكون متراكبات لها اعداد تناسق ‪ 8 , 6‬في حالة تأكسد ‪3 +‬‬
‫تكون متراكبات لها اعداد تناسق ‪ 8 ,10‬في حالة تأكسد ‪4 +‬‬
‫‪ -٧‬ثوابت التكوين‬
‫تتقارب ثوابت التكوين في المجموعتين مما يصعب فصل ايونات المجموعتين عن بعضهما‬
‫تتقارب ثوابت التكوين في المجموعتين مما يصعب فصل ايونات المجموعتين عن بعضهما‬
‫فصل الالكتنيدات‬
‫‪‬من الطرق المستخدمة لفصل االكتنيدات‬
‫والمعتمدة علي زيادة تركيز العنصر‬
‫‪‬الترسيب الجزئي لالكساالت ولك من محاليل‬
‫حمض النيتريك المخفف‬
‫‪‬التبلور الجزئي لالمالح االكتينية المزدوجة مع‬
‫نترات الماغنسيوم‬
‫‪‬التبادل االيوني عن طريق استخدام مبادالت‬
‫ايونية لها القدرة علي استبدال ايوناتها بايونات‬
‫المحاليل من حولها ولقد استخدم النشادر بطريقة‬
‫تكوين متراكبات معقدة مستقرة‬
‫طرق التحلل االشعاعي‪-:‬‬
‫فقد امكن فصل عنصر االكتنيوم بطرق التحلل‬
‫االشعاعي لبعض النظائر المشعة مثل الثوريوم و‬
‫اليورانيوم والبروتكتنيوم‬
‫‪‬تتم هذه الطريقة بخطوتين هما التحلل االشعاعي‬
‫للثوريوم فيتكون الرادون ثم تحلل االخير ليتكون‬
‫االكتنيوم‬
‫‪232‬‬
‫‪ -١‬التحلل االشعاعي لنظير الثوريوم‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪4‬‬
‫) ‪( He‬‬
‫‪2‬‬
‫‪228‬‬
‫)‪(Ac89‬‬
‫‪232‬‬
‫)‪(Th90‬‬
‫)‪(Th90‬‬
‫‪228‬‬
‫)‪(Ra88‬‬
‫‪0n‬‬
‫)‪( _ β‬‬
‫‪228‬‬
‫)‪(Ra88‬‬
‫‪-٢‬التحلل االشعاعي لنظير البروتكتنيوم‪(Pa91)231‬‬
‫‪(Ac89)227‬‬
‫‪4‬‬
‫) ‪( He‬‬
‫‪2‬‬
‫‪231‬‬
‫)‪(Pa91‬‬
‫ولطرق التحلل االشعاعي لفصل عنصر االكتنيوم‬
‫عيوب منها انه لم يتم الفصل النقي للعنصر من‬
‫مصادره الطبيعية لالسباب التالية ‪-:‬‬
‫‪ -‬وجود عنصر االكتنيوم بكميات ضئيلة مع‬
‫خامات اليورانيوم‬
‫‪ -‬صعوبة اكتشاف العنصر وتعيينه النخفاض‬
‫طاقة بيتا ‪B‬المنطلقة من عنصر‬
‫االكتنيوم‬
‫‪ -‬تشابه خواص عنصر االكتنيوم مع‬
‫عنصرالالنثانيوم والذي يوجد بتركيزات عالية في‬
‫الخامات ساعد علي فصل عنصري (‪)La,Ac‬عن‬
‫بقية العناصر والحاجة لخطوة اخري لفصل‬
‫عنصري ‪ Ac‬بصورة نقية‬
‫الكيمياء العضو معدنية لالكتنيدات‬
‫‪‬يوجد الكثير من المركبات العضو معدنية التي‬
‫تحتوي علي المجموعتين العضويتين ويكون الرابط‬
‫فيها المعدن والمجموعة العضوية تساهميا بقدر‬
‫اكبر من ذلك الذي تكون تكونه الالنثانيدات ‪C5H5‬‬
‫‪,C8H8‬المشاركة لاللكترونات مدارات الغالف ‪5F‬‬
‫في تكوين الرابطة ويستدل علي ذلك من عدم‬
‫حدوث التفاعليين الهاليد ‪Cp3UCl‬‬
‫‪ )Cp=cyclopentadienyi(‬وكلوريد الحديد‬
‫الثنائي لتكوين الفروميشن في الوقت الذي يحصل‬
‫فيها التفاعل بين ‪ Cp3InCl,‬والكلوريد ‪Fe Cl2‬‬
‫مما يدل علي ازدياد الصفة األيونية للمركبات‬
‫الالنثانية ويعد المركب عضو معدني حضر‬
‫لعنصر اليورانيوم وقد أمكن استخدامه‬
‫‪‬تحضير مجموعة من المركبات العضومعدنية‬
‫لليورانيوم كما يتضح من المعادالت التالية‪-:‬‬
‫‪Cp3UCH3+LiCl ‬‬
‫‪methyluranium‬‬
‫‪‬‬
‫‪Cp3U Cl+MeLi‬‬
‫‪tricyclopentadienyl‬‬
Cp3U Cl+PrLi
tricyclopentadienyl
Cp3U Cl+PhLi
tricyclopentadienyl
Cp3UC3H3+LiCl

propyluranium 
Cp3UC6H5
phenyluranium 