12 Билет.Таблица менделеева Трансурановые элементы...

Периоди́ческая систе́ма хими́ческих элеме́нтов (табли́ца Менделе́ева) — классификация химических элементов, устанавливающая зависимость различных свойств элементов от заряда атомного ядра. Система является графическим выражением периодического закона, установленного русским химиком Д. И. Менделеевым в 1869 году. Её первоначальный вариант был разработан Д. И. Менделеевым в 1869—1871 годах и устанавливал зависимость свойств элементов от их атомного веса (по-современному, от атомной массы). Всего предложено несколько сотен вариантов изображения периодической системы (аналитических кривых, таблиц, геометрических фигур и т. п.). В современном варианте системы предполагается сведение элементов в двумерную таблицу, в которой каждый столбец (группа) определяет основные физико-химические свойства, а строки представляют собой периоды, в определённой мере подобные друг другу.

Сущность открытия Менделеева заключалась в том, что с ростом атомной массы химических элементов их свойства меняются не монотонно, а периодически. После определённого количества разных по свойствам элементов, расположенных по возрастанию атомного веса, свойства начинают повторяться. Например, натрий похож на калий, фтор похож на хлор, а золото похоже на серебро и медь. Разумеется, свойства не повторяются в точности, к ним добавляются и изменения. Отличием работы Менделеева от работ его предшественников было то, что основ для классификации элементов у Менделеева была не одна, а две — атомная масса и химическое сходство. Для того, чтобы периодичность полностью соблюдалась, Менделеевым были предприняты очень смелые шаги: он исправил атомные массы некоторых элементов (например, бериллия, индия, урана, тория, церия, титана, иттрия), несколько элементов разместил в своей системе вопреки принятым в то время представлениям об их сходстве с другими (например, таллий, считавшийся щелочным металлом, он поместил в третью группу согласно его фактической максимальной валентности), оставил в таблице пустые клетки, где должны были разместиться пока не открытые элементы. В 1871 году на основе этих работ Менделеев сформулировал Периодический закон, форма которого со временем была несколько усовершенствована.Дальнейшее развитие периодической системы связано с заполнением пустых клеток таблицы, в которые помещались всё новые и новые элементы: благородные газы, природные и искусственно полученные радиоактивные элементы. В 2010 году, с синтезом 117 элемента, седьмой период периодической системы был завершён, проблема нижней границы таблицы Менделеева остаётся одной из важнейших в современной теоретической химии. Появление периодической системы открыло новую, подлинно научную эру в истории химии и ряде смежных наук — взамен разрозненных сведений об элементах и соединениях появилась стройная система, на основе которой стало возможным обобщать, делать выводы, предвидеть.

Трансура́новые элеме́нты (заурановые элементы, трансураны) — радиоактивные химические элементы, расположенные в периодической системе элементов Д. И. Менделеева за ураном, то есть с атомным номером выше 92.

Элементы с атомным номером более 100 называются трансфермиевыми элементами. Одиннадцать из известных трансурановых элементов (93—103) принадлежит к числу актиноидов. Трансурановые элементы с атомным номером более 103 называются трансактиноидами.

Все известные изотопы трансурановых элементов имеют период полураспада значительно меньший, чем возраст Земли. Поэтому трансурановые элементы практически отсутствуют в природе и получаются искусственно посредством различных ядерных реакций. Элементы до фермия включительно образуются в ядерных реакторах в результате захвата нейтронов и последующего бета-распада. Трансфермиевые элементы образуются только в результате слияния ядер.

Первый из трансурановых элементов нептуний Np (п. н. 93) был получен в 1940 г. бомбардировкой урана нейтронами. За ним последовало открытие плутония (Pu, п. н. 94), америция (Am, п. н. 95), кюрия (Cm, п.н. 96), берклия (Bk, п. н. 97), калифорния(Cf, п. н.98), эйнштейния (Es, п.н.99), фермия (Fm, п.н. 100), менделевия (Md, п. н. 101), нобелия (No, п. н. 102) и лоуренсия (Lr, п. н. 103). Получены также трансактиноиды с порядковыми номерами 104—118; в этом ряду имена присвоены элементам 104—112: резерфордий (Rf, 104), дубний (Db, 105), сиборгий (Sg, 106), борий (Bh, 107), хассий (Hs, 108), мейтнерий (Mt, 109), дармштадтий (Ds, 110), рентгений (Rg, 111), коперниций (Cn, 112). Элементы 113—118 пока имеют временные названия, производные от соответствующих латинских числительных: унунтрий^[1] (Uut, 113), унунквадий^[2] (Uuq, 114), унунпентий^[3] (Uup, 115), унунгексий^[4] (Uuh, 116), унунсептий^[5] (Uus, 117), унуноктий^[6] (Uuo, 118).

Химические свойства лёгких трансурановых актиноидов, получаемых в весовых количествах, изучены более или менее полно; трансфермиевые элементы (Md, No, Lr и так далее) изучены слабо в связи с трудностью получения и короткими временами жизни. Кристаллографические исследования, изучение спектров поглощения растворов солей, магнитных свойств ионов и других свойств показали, что элементы с п. н. 93—103 — аналоги лантаноидов. Из всех трансурановых элементов наибольшее применение нашёл нуклид плутония ²³⁹Pu как ядерное топливо.

Первые трансурановые элементы были синтезированы в начале 40-х годов XX века в Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) группой учёных под руководством Эдвина Макмиллана и Глена Сиборга, удостоенных Нобелевской премии за открытие и изучение этих элементов.

Билет. 13. Химическое преобразование вещества.Химические реакции и соединения. Принцип Ле Шателье. Экзотермические и эндотермические реакции. Горение и взрыв

Соединение различных веществ приводит к их химическому преобразова­нию, в результате чего из одних исходных веществ получаются другие - продукты химических реакций.

Химическими реакциями являются превращения одних веществ в другие, отличные от исходных по химическому составу или строению. Общее число атомов каждого данного элемента, а также сами химические элементы, составляющие вещества, остаются неизменными. Химические реакции осуществляются при взаимодействии веществ между собой или при внешних воздействиях на них температуры, давления, электрических и магнитных полей и т. п. В ходе химических реакций одни вещества (реагенты) превращаются в другие (продукты реакций). Каждая химическая реакция характеризуется стехиометрическим соотношением - численным соотношением между массами или объемами реагирующих веществ и скоростью химической реакции - количеством продуктов реакции, возникающих в результате реакции за единицу времени в единице объема (если реакция гомогенна, т. е. распространена по всему объему реагирующих веществ) или на единице площади поверхности (если реакция гетерогенна, т. е. распространена только по поверхностям реагирующих тел). Для исходных веществ аналогичным образом определяется скорость их расходования.

Количества реагирующих веществ обычно выражают в молях. Моль - единица количества вещества, содержащая столько структурных единиц (атомов, молекул или их конгломератов) сколько их содержится в нуклиде углерода массой 12 г., т.е. 6,022- 10²³ (число Авогадро). Моль (грамм-молекула) - число граммов вещества, равное его молекулярной массе. Например, поскольку молекулярная масса воды равна 18, то ее моль равен 18 г.

Химические соединения - это химические вещества, молекулы которых состоят из нескольких атомов, соединенных химическими связями. Основные типы химических связей - ковалентная и ионная. В первой из них орбитали электронов соседних атомов объединяются в общую молекулярную орбиталь; во второй - орбитали смещаются как результат ионизации атомов в молекуле, но не объединяются.

Экзотермические реакции - это химические реакции, сопровождающиеся выделением теплоты. Таким реакциями являются горение, нейтрализация, большинство реакций образования химических соединений из простых веществ.

Частным случаем экзотермической реакции является взрыв - процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. В результате взрыва химическое вещество превращается в сильно нагретый газ с очень высоким давлением.

Взрывчатые вещества делятся на инициирующие и бризантные. Инициирующие ВВ задействуются от механического удара или от луча пламени. Бризантные ВВ более мощные, но они менее чувствительны к слабым воздействиям. Задействуются они только от инициирующих ВВ.

Эндотермические реакции - реакции, идущие с поглощением тепла. К таким реакциям относятся реакции разложения молекул на свободные атомы, восстановление металлов из руд, фотосинтез в растениях и образование некоторых сложных соединений из простых веществ.

Принцип Ле-Шателье-Брауна устанавливает, что внешнее воздействие, выводящее систему из состояния термодинамического равновесия, вызывает в системе процессы, стремящиеся ослабить эффект воздействия. Так, при нагревании равновесной системы в ней происходят изменения (напр. хим. реакции), идущие с поглощением теплоты, а при охлаждении - изменения, протекающие с выделением теплоты. При увеличении давления смешение равновесия связано с уменьшением общего объема системы, а уменьшению давления сопутствуют физические или химические процессы, приводящие к увеличению давления.