الاكتيندات THE ACTINIDIES

1. الاكتينداتTHE ACTINIDIES

2. الاكتنيداتTHE ACTINIDIES • تسمي عناصر5Fالانتقالية الداخلية وهي14 عنصر تلي عنصر الاكتنيوم(. (Ac=89 • تبدأ بعنصر الاكتنيومAc89وتنتهي بعنصر اللورانسيومLr103حيث يبدأامتلاء المدار5Fبالالكترونا ت . • يعتبر عنصرAcليس من عناصر الاكتنيدات الا انه ينضم لهذه السلسلة.

3. وجودها في الطبيعة • يرجع وجود ,Pa,Th,AcUفي القشرة الارضية الي عمرالنصف T1/2الطويل • للنظائر232Th,238U,235U لانهذه النظائر هي مصدر لعناصر • Pa , Acوغيرها من النظائر المشعةالتي تنتج من التفكك لخامات • اليورانيوم و الثوريوم

4. تمت تسميةعناصر Acالتي تلي عنصر U حسب مكتشفيها من العلماء او مواطنهم.

5. خصائصها:- • كل عناصر الاكتنيدات عناصر مشعة واغلبها لايوجد في الطبيعة. • فيوجد كلا من عنصري الثوريوم و اليورانيوم كمواد خام. • اما الاكتنيوم والبروتكتنيوم والنبتونيوم و البلوتونيوم فيوجدان في الطبيعة بكميات ضئيلة ويصعب فصلها ممايجعل تحضيرها معمليا اسهل الطرق للحصول عليها.

6. طرق تحضيرهما معمليا:- • يستخدم تفاعلان نوويان في تحضير العناصر الاكتنية وهما:- • -التقاط النيترونات ويتبع ذلك بث جسيمات βممايزيد العدد الذري بمقدار وحدة واحدة. • - التقاط انوية العناصر الخفيفة مثل Ne ,Heممايزيد العدد الذري بعدة وحدات.

7. الترتيب الالكتروني[Rn] 7S25f 6d

8. تفضل الالكترونات الاغلاف 6dويملاء قبل الغلاف 5fونتيجة لذلك فإن عنصري الاكتنيوم و الثوريوم لهما خواص كيميائية مطابقة لعنصري اللانثينيوم والهافنيوم. في الحالة الفلزية الصلبة فإن الالكترونات تفضل الغلاف 6d وذلك حتي العنصر الذي عدده الذري93 أي عنصر النبتونيوم ويتضح ذلك من التباين الواضح لانصاف الاقطار الذي

9. نلاحظ فيه انكماشا سريعا في حجم العنصر ويحدث ذلك عندما يملاء الغلاف الخارجي تدريجيا و تتاثر الالكترونات في هذا الغلاف بالجذب المتزايد نتيجة لازدياد الشحنة النووية كما اننا نلاحظ ايضا ازديادا مفاجئا لنصف القطر بعد عنصر النبتونيوم والسبب هو التغير الذي يحدث للتوزيع الالكتروني حيث يفضل الغلاف5fعلي الغلاف 6d وهذا التغيرفي التركيب

10. الالكتروني يزيد من نصف القطر لسببين وهما:- • - يحجب الغلاف الخارجي عن الشحنة النووية و بالتالي يمنع انكماشها. • - يقلل من عدد الكترونات الغلاف الخارجي فتضعف الرابطة المعدنية

11. من عنصر البروتكتنيوم و حتي عنصر النبتونيوم لايتعدي الفرق في طاقة الغلافين 6dو5f طاقة الربط العادية الا ان الكترونات العناصر بعد عنصر النبتونيوم تفضل الغلاف 5f ولذا نصل للترتيب نصف ممتليء F7 عند عنصر الكيوريوم(Cm) والممتليء كلياF14 عند عنصر اللورنسيوم(Lw).

12. كلما ازدادت الكترونات الغلاف 5F ازداد الانكماش نتيجة ازدياد الشحنة النووية وهو انكماش شبيه بالانكماش اللاثنائي وهذا الانكماش يزيدمن تاثير حجب الغلاف5Fعن الاثر الخارجي ويزيد من الفرق في الطاقة مابين مدارات 5F في الارتباط وبالتالي تحديد اعداد الاكسدة(+3)بالنسبة للعناصر الثقيلة في السلسلة.

13. حالات التآكسد:- • التكافؤ الشائع لعناصر الاكتنيدات هو(+3)وذلك بفقد الكترونين من مدار7S والكترون واحد من مدار 6dو5F وذلك علي حسب الترتيب الالكتروني للعنصر طبقا للتالي:- Th4+اكثر ثباتاTh3+ Pa5+ اكثر ثباتا Pa4+ U6+اكثرثباتا U3+

14. متراكبات الاكتنيدات العوامل التي تتحكم في تكوين المتراكبات:- • - يقل ثبات المتراكبات في المحاليل مع نقص الشحنةعلي ايونات الاكتنيدات

15. العوامل التي تتحكم في تكوين المتراكبات:- • - يقل ثبات المتراكبات في المحاليل مع نقص الشحنةعلي ايونات الاكتنيداتM+5<M+6<M+3<M+4وذلك لانM+5توجد في المحاليل علي هيئة + (MO2)أي يحمل شحنة موجبة واحدة والايونات M+6توجد في المحاليل علي هيئة (MO2)+2يحمل شحنتين موجبتين ويكون الترتيب الترتيب السابق هو تناقص الشحنة الموجبة علي ايونات الاكتنيدات4 + <3 + < 2+ < + 1 • - يقلالثبات

16. تكون ايونات الاكتنيدات متراكبات قوية مع الليجاندات اللتي تحتوي علي ذرة (O) معطية للاكترونيات لذلك متراكبات الاكتنيدات مع الليجانداتالتي تحتوي عليOH اقوي من اللتي تحتوي عليSH • - تكون ايونات الاكتنيدات متراكبات قوية مع Fعنها مع باقي الهاليدات ويكون ثبات هذه المركبات كما يلي-: I < Br < CL < F

17. طرق ترتيبها • في عام 1944 اقترح العالم (سيبورج)ان ترتيب عناصرAc ضمن المجموعات الانتقالية ترتيبا خاطئا ولكن العناصر التي تلي Ac من المفروض ان تكون سلسلة جديدة تشبه اللانثايندات وهذا الاقتراح معروف بفرضية الاكتنيدات وهو مهم في تفسير خواص الاكتنيدات الثقيلة وذلك نظرا لدخول الكترونات 5F في الترابط فهي تشبه الكتروناتd في العناصر الانتقالية.

18. الخواص الطبيعية لللاكتنيدات • اولا الخواص المغناطيسية:- • الكترونات الغلاف 5F لعناصر الاكتنيداتاقل تمركزا قرب النواه واقل احتجابا واحتماء من الاثر الخارجي فهي بامتدادها الفرعيتساهم في الارتباط اكثر من الكترونات الغلاف 4Fوهناك اهمية قصوي للتهجين مابين مدارات (5F - 6d) ومدارات .(5F -7 S)

19. هناك ثلاث حالات مختلفة :- • - الحالة الاولي:- • يكون العنصر اشبه بالعنصر الانتقالي وتتغلب عليه صفة وخواص مدارات 6dوتقع مدارات5F في مستوي طاقة عالي. • - الحالة الثانيه:- • يلعبالانتقال الاكتروني من النوع(6d -5 F ) دورا مهما في قيمة المغناطيسية وهذا يتضح في كل من عناصر البروتكتنيوم و اليورانيوم والنبتونيوم والبلوتونيوم. • -

20. الحالة الثالثة:- • ابتدأ من عنصرالاميركيوم تتمركزمدارات5fوتميل العناصر لحالة الاكسدةالثلاثية(Bk,Cm,Am)فتصبح قيمةالبارامغناطيسيةعاليةAmوهي المقابلة للترتيب الالكتروني 5F6 اما قيمة البارامغناطيسية Cm,Bk فتقابل الترتيب الالكتروني5F7

21. الخواص اللونية والطيفية • تتميزمحاليل الاكتنيدات بالوانها الساطعة بسبب امتصاصها الانتقائي للضؤ المرئي ومحاليل ايونات هذه العناصر لها شرائط امتصاصات طيفية عديدة في مناطق طيف فوق البنفسجي و المرئي وتحت الحمراء وتعزي هذه الشرائط الامتصاصية للانتقالات الالكترونية وهي من انواع ثلاثة:-

22. - انتقال الكتروني بين مستوايين في مدارات Fاي انتقال الكتروني داخلي وهذه لا تتاثر بمؤثرات محيطة وبالتالي فان الشرائط الطيفية حادة وتظهر في مناطق الطيف فوق البنفسجي والمرئي وتحت الحمراء

23. الخواص اللونية والطيفية • - انتقال الكتروني بين مدارات6d,5Fاي(5F 6d) ومادامت مدارات 6d تتاثر بالموثرات المحيطة أي بالليجاند فإن الشرائط الطيفية عريضة ومادام الفرق في الطاقة مابين الغلاف5Fو 6d كبيرا فإن الامتصاص يحدث في منطقة طيف فوق البنفسجي

24. -انتقال الكتروني من مدارات5F الي مدارات الليجاند فتجد ان البنية الالكترونية لليجاند تلعب دورا مهما في هذا الانتقال كما انه يتاثر بالعوامل المحيطة وبالتالي تظهرهذه الشرائط عريضة في منطقة تعتمد علي نوع الليجاند وفي الغالب تظهر في منطقة طيف الاشعة فوق البنفسجية وان كانت تمتد احيانا لمنطقة الطيف المرئي وتسمي بشرائط الانتقال الالكتروني او انتقال الشحنة و تتميز هذه الشرائط بكثافتها.

25. اوجه التشابه والاختلاف بين الانثيندات والاكتنيدات-:

26. فصل اللاكتنيدات • من الطرق المستخدمة لفصل الاكتنيدات والمعتمدة علي زيادة تركيز العنصر • الترسيب الجزئي للاكسالات ولك من محاليل حمض النيتريك المخفف • التبلور الجزئي للاملاح الاكتينية المزدوجة مع نترات الماغنسيوم

27. التبادل الايوني عن طريق استخدام مبادلات ايونية لها القدرة علي استبدال ايوناتها بايونات المحاليل من حولها ولقد استخدم النشادر بطريقة تكوين متراكبات معقدة مستقرة

28. طرق التحلل الاشعاعي:- فقد امكن فصل عنصر الاكتنيوم بطرق التحلل الاشعاعي لبعض النظائر المشعة مثل الثوريوم و اليورانيوم والبروتكتنيوم

29. تتم هذه الطريقة بخطوتين هما التحلل الاشعاعي للثوريوم فيتكون الرادون ثم تحلل الاخير ليتكون الاكتنيوم • -التحلل الاشعاعي لنظير الثوريوم(Th90)232 • (Th90)232( He2) 4(Ra88)228 • (Ra88)228 ( _ β)0 n (Ac89)228

30. -التحلل الاشعاعي لنظير البروتكتنيوم(Pa91)231 • (Pa91)231 ( He2)4(Ac89)227 • ولطرق التحلل الاشعاعي لفصل عنصر الاكتنيوم عيوب منها انه لم يتم الفصل النقي للعنصر من مصادره الطبيعية للاسباب التالية :-

31. - وجود عنصر الاكتنيوم بكميات ضئيلة مع خامات اليورانيوم • - صعوبة اكتشاف العنصر وتعيينه لانخفاض طاقة بيتاB المنطلقة من عنصر الاكتنيوم

32. - تشابه خواص عنصر الاكتنيوم مع عنصراللانثانيوم والذي يوجد بتركيزات عالية في الخامات ساعد علي فصل عنصري (La,Ac)عن بقية العناصر والحاجة لخطوة اخري لفصل عنصري Ac بصورة نقية

33. الكيمياء العضو معدنية للاكتنيدات • يوجد الكثير من المركبات العضو معدنية التي تحتوي علي المجموعتين العضويتين ويكون الرابط فيها المعدن والمجموعة العضوية تساهميابقدر اكبر من ذلكالذي تكون تكونه اللانثانيداتC5H5 ,C8H8المشاركة للالكترونات مدارات الغلاف 5F في تكوين الرابطة ويستدل علي ذلك من عدم حدوث التفاعليين الهاليد Cp3UCl

34. (Cp=cyclopentadienyi) وكلوريد الحديد الثنائي لتكوين الفروميشن في الوقت الذي يحصل فيها التفاعل بين Cp3InCl,والكلوريد Fe Cl2مما يدل علي ازدياد الصفة الأيونية للمركبات اللانثانية ويعد المركب عضو معدني حضر لعنصر اليورانيوم وقد أمكن استخدامه

35. تحضير مجموعة من المركبات العضومعدنية لليورانيوم كما يتضح من المعادلات التالية:- • Cp3U Cl+MeLi Cp3UCH3+LiCl • tricyclopentadienyl methyluranium

36. Cp3U Cl+PrLi Cp3UC3H3+LiCl • tricyclopentadienyl propyluranium • Cp3U Cl+PhLi Cp3UC6H5 • tricyclopentadienyl phenyluranium