مهندسین شیمی

اولین دانشمندی كه عناصر را طبقه بندی كرد مندلیف روسی بود.

مندلیف به تغییرات خواص عناصر توجه نمود. او با بیان قانون تناوبی جدول خود را عرضه كرد.

مندلیف در تنظیم جدول دو اصل را رعایت كرد.

1-  اصل تشابه خواص عناصر (قرار گرفتن عناصر با خاصیت های مشابه در زیر هم در یك ستون)

2-  افزایش تدریجی جرم اتمی عناصر در ردیف های كنار هم (تغییر تدریجی خواص)

مندلیف عناصر شناخته شده زمان خود را در چند ردیف (دوره ـ تناوب) براساس افزایش جرم اتمی از چپ به راست منظم نمود. به گونه ای كه عناصر با خواص مشابه زیر یكدیگر در یك ستون قرار بگیرند.

این كار باعث شد خانه های خالی متعددی از عناصر كه در زمان مندلیف كشف نشده بود پیش بینی شود در نتیجه قدم بزرگ در راه كشف این عناصر توسط محققین برداشته شود.

ایراد جدول مندلیف: چند مورد بی نظمی دیده می شد و آن این بود كه برای رعایت اصول تشابه مجبور شد عناصر سنگین تر را قبل از عناصر سبك تر قرار دهد.

قانون تناوبی مندلیف: اگر عنصرها به ترتیب افزایش جرم اتمی در كنار هم در ردیف قرار گیرند خواص فیزیكی و شیمیایی آنها به طور تناوبی تكرار می شود.

بعد ها موزلی با كشف عدد اتمی تعداد پروتون های هسته نشان داد كه عدد اتمی معیار مناسب تری برای تنظیم عناصر در جدول تناوبی است. بر همین اساس موزلی معیار تنظیم عناصر در جدول را تغییر داد. به طور كه در جدول تناوبی امروزی عناصر بر مبنای عدد اتمی (نه جرم اتمی) تنظیم شده اند.

قانون تناوبی جدول امروزی: براساس كار موزلی ـ قانون تناوبی عناصر ـ هر گاه عناصر را براساس افزایش عدد اتمی در كنار یكدیگر قرار دهیم خواص فیزیكی و شیمیایی آنها به طور تناوبی تكرار می شود.

سه مورد بی نظمی جدول تناوبی مندلیف:

  در جدول پیشنهادی مندلیف نیكل بعد از كبالت و ید نیز بعد از تلور آمده است. (لازم به ذكر است كه آرگون و پتاسیم هم جزء این بی نظمی ها قرار می گیرد اما باید دانست كه در زمان مندلیف هنوز گازهای نجیب كشف نشده بود.) مندلیف نه (9 ) مورد خواص و محل عنصر را پیش بینی كرد كه هشت مورد آن درست بود. سه مورد آن به ترتیب اكا سیلسیم (همان ژرمانیم) ـ اكابور (همان اسكاندیم) ـ اكاآلومینیم (همان گالیم) بودند.

جدول تناوبی عناصر: جدول دارای 18 گروه و 7 دورهمی باشد.

  در دوره اول تا ششم به ترتیب   عنصر وجود دارد.

 

6	5	4	3	2	1	دوره
32	18	18	8	8	2	تعداد عنصر
f      d     s  p	s   p  d	s    p  d	s    p	s    p	s	نوع اربیتال

 دوره هفتم كه ناقص است و امروزه شامل 23 عنصر می باشد.

البته در جدول كتاب 109 عنصر ارائه شده اما طبق آخرین خبر اینترنتی جدول دارای 118 عنصر می باشد

گروه: عناصری كه در یك ستون در زیر هم قرار دارد و مشابهت خواص دارند.

دوره: عناصری كه در یك ردیف افقی در كنار هم قرار دارند و خواص آنها به طور تدریجی تغییر می كند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                            

 

 

 

 

 

 

 

 

 

شماره دوره تعداد لایه ها اصلی و شماره گروه تعداد الكترون های لایه آخر یا لایه ظرفیت و شماره خانه تعداد كل الكترون ها یا پروتون ها را نشان می دهد.

جدول دارای 8 گروه اصلی (A) و 10 گروه فرعی (B) می باشد. (البته 10 گروه (ستون) به 8 گروه فرعی (B) تقسیم شده است.

  از یك دیدگاه می توان عناصر جدول را به دسته های فلز و نافلز و شبه فلز و گاز نجیب تقسیم كرد.

فلز: عناصری كه در لایه آخر (لایه ظرفیت) كمتر از سه الكترون دارند. تمایل به از دست دادن الكترون دارند. بیش از 80% عناصر جدول فلز هستند كه به جزء جیوه همگی جامدند و ویژگی های مشترك زیر دارند.

1-  رسانای خوب گرما و برق هستند.

2-  سطح براق دارند.

3-  قابلیت چكش خواری و شكل پذیری دارند.

نافلز: عناصری كه در لایه ظرفیت بیشتر از چهار الكترون (پنج ـ شش ـ هفت) دارند. تمایل به گرفتن الكترون دارند. بیشتر به حالت گاز هستند (بجزء برم) و آن نافلزاتی كه جامدند ویژگی های زیر را داراست.

1-  رسانای خوبی برای گرما و برق نیستند.

2-  سطح براق ندارند.

3-  شكننده بوده و قابلیت چكش خواری و مفتول شدن ندارند.

شبه فلز: این عناصر برخی خواص فلزی و برخی خواص نافلزی را دارا می باشد. در جدول تناوبی نوار پلكانی را به خود اختصاص داده است. (شش عنصر )

 

 

 

 

گاز نجیب:

عناصری هستند كه به دلیل آرایش الكترونی خاص (لایه ظرفیت آنها پر و پایدار است.) و واكنش پذیری بسیار كمی دارند.

جدول تناوبی امروزی عنصرها:

  متداول ترین شكل جدول تناوبی در حال حاضر توسط شیمیدان ها مورد استفاده قرار می گیرد براساس قانون تناوبی عنصرها استوار است. بر طبق این قانون هر گاه عنصرها را براساس افزایش عدد اتمی در كنار یك دیگر قرار دهیم خواص فیزیكی و شیمیایی آن ها به صورت تناوبی تكرار می شود.

مهمترین نكته در جدول تناوبی تشابه آرایش الكترونی عنصرهای یك خانواده در بسیاری از گروه های این جدول است. بنابراین با نگاهی به این جدول تناوبی متوجه می شویم كه خواص شیمیایی عنصرهای همگروه به این دلیل مشابهند كه آرایش الكترونی آن ها به یكدیگر شبیه است. پس مكان خاصی را در جدول تناوبی به خود اختصاص می دهد.

 

جدول 2 آرایش الكترونی برخی از عنصرهای تناوب های دوم و سوم

معرفی گروههای جدول تناوبی:

1. گروه (فلزهای قلیایی) IA
2. گروه 2 (فلزهای قلیایی خاكی) IIA
3. گروه های 3 تا 2 (عناصر واسطه) (I-VIII)B
4. گروه های 13 تا 18 IIIA-VIIIA

1. هیدروژن خانواده تك عنصری

1ـ ویژگی های گروه فلزهای قلیایی: IA

 

a-  همگی فلزهایی نرم و با چاقو بریده می شوند (بجزء لیتیم) و بسیار

b-   واكنش پذیرند و به همین علت در طبیعت بصورت آزاد یافت نمی شود.

c-  از بالا به پایین در این گروه بر شدت واكنش پذیری آنها افزوده می گردد.

d-  سطح براق آن ها به سرعت با اكسیژن هوا وارد واكنش شده و تیره می گردد.

e-  همگی با آب سرد واكنش نشان می دهند.

f-  در زیر نفت نگهداری می شود تا از اكسیژن هوا و رطوبت محافظت شود.

g-  محلول آنها در آب خاصیت قلیایی از خود نشان می دهد بنابراین می تواند چربی ها

 را در خود حل كند.

h-  فرمول اكسید فلزهای این گروه M₂O می باشد.

i-   این فلزهای فعال با آب محلول بازی (قلیایی) تولید می كند.

j-   همگی آرایش الكترونی ns¹ [گاز نجیب] دارند و لایه ظرفیت آن ها ns¹ است و تمایل دارند الكترون لایه آخر خود از دست بدهند تا به آرایش گاز نجیب پیش از خود برسند.

k-در این گروه از بالا به پایین چگالی و شعاع اتمی و شعاع یونی افزایش نقطه ذوب و جوش و انرژی نخستین یونش كاهش می یابد.

l-   اولین جهش بزرگ انرژی این عناصر در IE₂ آن ها اتفاق می افتد.

این فلزات بدلیل واکنش‌پذیری زیاد بطور آزاد در طبیعت یافت نمی‌شوند و معمولا بصورت ترکیب با سایر عناصر هستند. منبع اصلی سدیم ، هالیت یا Nacl است که بصورت محلول در آب دریا یا بصورت رسوب در بستر دریا یافت می‌شود. پتاسیم بصورت فراوان در اکثر معادن بصورت کانی سیلویت (Kcl) یافت می‌شود و همچنین از آب دریا هم استخراج می‌گردد.

فلزات قلیایی بسیار واکنش‌پذیر هستند و آنها را نمی‌توان با جانشین کردن سایر فلزات بصورت آزاد تهیه کرد. فلزات قلیایی بصورت فلز آزاد را می‌توان از الکترولیز نمکهای مذاب آنها تهیه کرد.

خواص فیزیکی

فلزات قلیایی از چند جهت با بقیه فلزات تفاوت دارند. آنها نرم بوده و دارای نقطه ذوب و نقطه جوش پایین هستند. دانسیته پایینی دارند، بطوریکه دانسیته K و Na و Li از دانسیته آب پایین‌تر است. آنتالپی استاندارد ذوب و تبخیر کمتری دارند. به علت داشتن فقط یک الکترون در لایه ظرفیت معمولا پیوندهای فلزی ضعیفی ایجاد می‌کنند. این فلزات وقتی در معرض شعله قرار می‌گیرند، رنگ آن را تغییر می‌دهند. وقتی عنصری در مقابل شعله قرار می‌گیرد، حرارت شعله انرژی کافی برای برانگیختن الکترون لایه ظرفیت را به لایه‌های بالاتر فراهم می‌کند..

خواص شیمیایی

فلزات قلیایی عامل کاهنده قوی هستند. پتانسیل الکترود منفی آنها نشانگر میل شدید آنها برای از دست دادن الکترون در تبدیل به کاتیون در محلول است. آنها می‌توانند اکسیژن ، کلر ، آمونیاک و هیدروژن را احیا کنند. در اثر واکنش با اکسیژن هوا اکسید شده و تیره می‌شوند. بنابراین در زیر نفت نگهداری می‌شوند. بعلت واکنش با آب و تولید هیدروژن و هیدروکسید قلیایی نمی‌توان آنها را زیر آب نگهداری کرد.

واکنش با آب

از بالا به پایین ، به شدت واکنش با آب افزوده می‌شود. لیتیم به آرامی با آب واکنش داده و حبابهای هیدروژن آزاد می‌کند. سدیم بشدت و همراه با مشتعل شدن با آب واکنش نشان داده و با شعله نارنجی می‌سوزد. پتاسیم در اثر برخورد با آب به شدت مشتعل شده و با شعله بنفش می‌سوزد. سزیم در آب ته‌ نشین شده و به سرعت تولید هیدروژن می‌کند. آزاد کردن هیدروژن همراه با ایجاد امواج ضربه‌ای شدید است که می‌تواند باعث شکستن محفظه شیشه‌ای شود.
Na در آمونیاک حل شده و ایجاد محلول آبی تیره می‌کند که بعنوان عامل کاهنده در واکنشها استفاده می‌شود. در غلظتهای بالا رنگ محلول برنزی شده و جریان الکتریکی را همانند فلز هدایت می‌کند.
چند مورد غیر عادی در شیمی Li دیده می‌شود. کوچک بودن اندازه کاتیون Li در نشان دادن خاصیت کووالانسی در برخی ترکیبات و ایجاد پیوند دیاگونالی با منیزیم از آن جمله است.

اکسیدها

فلزات قلیایی در اثر واکنش با اکسیژن هوا ترکیب جامد یونی به فرمول تولید می‌کنند. هر چند که Na غیر از این ، ترکیب پروکسید ( ) بعنوان فراورده عمده و پتاسیم هم سوپر اکسید ( ) را بطور عمده تولید می‌کند.

هیدروکسیدها

هیدروکسید فلزات قلیایی ، جامدات یونی به فرم کریستالی در رنگ سفید و فرمول MOH است. قابل حل در آب هستند و همه بجز LiOH آبدار می‌شوند. محلول آبی آنها باز قوی‌ است. اسیدها را خنثی کرده و نمک تولید می‌کنند.

حالت اکسایش

این فلزات حالت اکسایش 0 و 1+ دارند. تمام ترکیبات شناخته شده آنها بر پایه +M است. اولین انرژی یونش آنها پایین است، زیرا الکترون آخرین لایه به خوبی الکترونهای لایه داخلی توسط جاذبه هسته محافظت نمی‌شود، بنابراین آسان تر برداشته می‌شود. انرژی دومین یونش بالا است، زیرا الکترون بعدی از لایه کامل برداشته می‌شود. همچنین بوسیله هسته ، بخوبی‌ جذب می شود .
انرژی یونیزاسیون از بالا به پایین با افزایش عدد اتمی و افزایش تعداد لایه‌ها بعلت دور شدن الکترون ظرفیت از هسته کاهش می‌یابد.

اطلاعات صنعتی

هیدروکسید ، کلرید و کربنات سدیم ، از جمله ترکیبات شیمیایی مهم صنعتی هستند. هیدروکسید سدیم از الکترولیز آب شور اشباع شده در پیل با کاتد فولادی و آند تیتانیوم تولید می‌شود. کربنات سدیم با فرآیند سالوی تهیه می‌شود. در این فرآیند کلرید سدیم قابل حل در آب به بی‌کربنات سدیم نامحلول تبدیل شده و بعد از صاف کردن و حرارت دادن به کربنات سدیم تبدیل می‌شود.

به هر حال محصول اصلی در این فرآیند کلرید کلسیم است و فرآیند رسوبگیری و حرارت و تهیه کربنات سدیم به کارخانه بستگی دارد. فرایند سالوی رفته رفته جای خود را به تهیه کربنات سدیم از جداسازی و تلخیص کربنات سدیم موجود به معادن می‌دهد.

گروه فلزهای قلیایی خاكی : IIA

a-  این گروه سخت و چگال تر از گروه اول هستند و واكنش پذیری كمتری نسبت به گروه اول دارند.

 با این وجود در طبیعت بصورت آزاد یافت نمی شود.

  با آب محلول قلیایی می دهد. (بجزء برلیم)

b-  فرمول اكسید آن ها  MO است.

c-  از بالا به پایین فعالیت شیمیایی آن ها بیشتر می شود.

d-  همگی آرایش الكترونی ns² [گاز نجیب] دارند و لایه ظرفیت آن ns² است

e- و تمایل دارند كه این الكترون های ظرفیتی را از دست بدهند تا به آرایش گاز نجیب برسند. (البته تمایل كمتر این عناصر برای واكنش برای این است كه برای رسیدن به آرایش گاز نجیب باید دو الكترون از دست بدهد.)

f-  در این گروه از بالا به پایین چگالی و شعاع اتمی و شعاع یونی افزایش و نقطه ذوب و جوش و انرژی نخستین یونش كاهش می یابد.

g-  اولین جهش بزرگ این عناصر در IE₃ آن ها اتفاق می افتد.

h-  واژه خاكی برای این مطلب بوده كه بسیاری از تركیب های این عناصر در آب حل نمی شوند و در خاك باقی می مانند.

• در توضیح چگال تر بودن گروه دوم می توان گفت كه جرم این فلزات بیشتر شده حجم نیز كوچك تر شده (هر چه از سمت چپ جدول به سمت راست برویم شعاع اتم كوچك تر شده در

نتیجه حجم اتم كوچك تر می شود.) بنابراین چگالی زیاد می شود. در گروه اول و دوم جدول نیز هر چه از بالا به پایین بیاییم عناصر چگالتر می شوند زیرا با افزایش حجم اتم جرم اتم نیز زیاد می شود. (اما نه چندان زیاد)

در توضیح افزایش شعاع در هر دو گروه (همچنین در هر گروه دیگر از جدول) می توان گفت شعاع به دو دلیل زیاد می شود: 1ـ در هر گروه از بالا به پایین به ازای هر تناوب یك لایه الكترونی به تعداد لایه الكترونی افزوده می شود. پس با زیاد شدن تعداد لایه شعاع اتم زیاد می شود. 2ـ دلیل دوم با افزایش عدد اتمی در یك گروه تعداد اوربیتال های پر شده بین هسته و لایه ی الكترونی بیرونی اتم افزایش می یابد وجود الكترون ها در اوربیتال های درونی از تأثیر نیروی جاذبه ی هسته بر الكترون های موجود در لایه بیرونی می كاهند پس شعاع افزایش می یابد. به این پدیده اثر پوششی الكترون های درونی گفته می شود.

بار مؤثر هسته: به بار الكتریكی مثبتی كه از طرف هسته بر این الكترون ها وارد می شود بار مؤثر هسته می گویند.

گروه های سوم تا دوازدهم ـ عنصرهای واسطه: (1-8B)

1. همگی فلز معمولی هستند و در صنعت و زندگی كاربرد دارند. اما واكنش پذیری شیمیایی آن ها كمتر از گروه فلزهای اول و دوم (فلزهای فعال) است.
2. نسبت به فلزهای گروه اول و دوم (فلزهای فعال) چگال تر و دیر ذوب تر هستند.
3. آرایش الكترونی آن ها بی نظم است و در لایه ظرفیت این عناصر تعداد الكترون ها متغیر است. پس ظرفیت آن ها گوناگون است. و نمكهای این دسته رنگین است. (برخلاف گروه اول و دوم كه همگی آن ها نمك های بیرنگ و سفید دارند.)
4. در این عناصر زیر لایه d در حال پر شدن است.
5. از چپ به راست روند شعاع آن ها نامنظم است.
6. این عناصر (عناصر گروههای B) در بین دو گروه اصلی IIA و IIIA قرار دارد.
7. به دو دسته تقسیم می شوند. 1ـ عناصر واسطه (خارجی) و عناصر واسطه داخلی كه خود این عناصر به دو دسته a- لانتانیدها b- اكتینیدها تقسیم می شود.

لانتانیدها:همه فلزهایی براق هستند و واكنش پذیری قابل توجهی دارند. و شبیه به عنصر لانتان La ₅₇می باشد. و متعلق به خانه ی 57 جدول می باشد لانتانیدها عنصرهای 57 تا 71 را تشكیل می دهند. جزء بلوك (دسته) f می باشد. و f4 آن ها در حال پر شدن است و در یك ردیف 14 تایی قرار دارند و متعلق به دوره ششم جدول می باشد. این فلزهای طبیعی كمیاب هستند.

خانه لانتان

معرفی

لانتانیدها عنصرهای 58 تا 71جدول تناوبی را تشکیل می‌دهند و جزو عناصر واسطه داخلی می‌باشند. وجه تسمیه لانتانیدها از عنصر 57 جدول یعنی لانتان (La) گرفته شده است. باید توجه داشت که خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان می‌باشد همچنین به این گروه از عناصر ، عناصر خاکهای کمیاب "Rare-earth elements"نیز اطلاق می‌شود. در واقع اطلاق نام خاکهای نادر یا کمیاب ، از آنجائیکه این عناصر نه کمیابند و نه به آن دسته از اکسیدهای خاکی مانند (اکسیدهای) آلومینا، زیرکونیا و ایتریا تعلق دارند، غلط مصطلح است. زمانیکه نخستین اعضای این گروه برای اولین بار کشف شد، بصورت اکسید مجتمع گردیده بودند و از آنجائیکه این اکسیدها تا اندازه‌ای به اکسیدهای کلسیم ، منیزیم و آلومینیوم که بعدها به آنها عنوان اکسیدهای خاکی اطلاق گردید، شباهت دارند، لذا این عناصر به نام خاکهای کمیاب معروف گردیدند. در هر صورت باید توجه داشت که سریم در پوسته زمین بسیار فراوان تر از سرب بوده و نیز ایتریم از قلع بسیار فراوان‌تر است و حتی باید اذعان نمود که کمیاب ترین خاکهای کمیاب ، به استثنای پرومتیوم ، بسیار از عناصر گروه پلاتین فراوان‌ترند.

منابع طبیعی

اگرچه لانتانیدها بصورت بسیار گسترده در طبیعت پخش می‌باشند، لکن بطور کلی در غلظتهای کم یافت می‌شوند. همچنین در برخی از مواد کانی بصورت مخلوط و در غلظتهای زیاد ملاحظه شده اند. جدول زیر نمایانگر برخی از کانیهای معروف لانتانیدها می‌باشد.

مهمترین کانی‌های خاکهای کمیاب عبارتند از:مونازیت ، زنوتیم ، بستناسیت. معمولا این مواد بوسیله اعمال مکانیکی مانند شناورسازی و یا استفاده از روشهای مغناطیسی تغلیظ می‌شوند. سپس لانتانیدها در حالتیکه بصورت کانیهای فسفات یا سیلیکات می‌باشند، بوسیله اسید مورد شستشو قرار می‌گیرند. برخی از کانیها مانند کولومبوتانتالاتها با کربن حرارت داده شده و یا تحت تاثیر کاستیک قوی قبل از سنگ شویی قرار داده می‌شوند.

تجزیه و جداسازی

لانتانیدهای مخلوط شده را می‌توان از محلولهای اسیدی با استفاده از رسوب اگزالات جدا کرد. اشتعال اگزالات باعث تولید اکسیدهای لانتانیدهای مخلوط خواهد گردید. سپس این اکسیدها غالبا با استفاده از روشهای تبادل یونی و استفاده از خیساندن در اسید تغلیظ می‌شوند. در این حال لانتانیدها در محلول بصورت یونهای سه ظرفیتی هیدراته که دارای خواص بسیار مشابه می‌باشند، درمی‌آیند. بنابراین آنها تمایل به تشکیل رسوبهای بلوری مخلوط یا محلولهای جامد نشان می‌دهند. استفاده از یک ماده شیمیایی واحد به منظور افزایش غلظت یکی از عناصر خاکهای کمیاب لزوم تکرار عملیات را ایجاب می‌نماید. یکی از روشهایی که در گذشته و حال مورد استفاده بوده و هست، استفاده از فرایندهای جزء به جزء مانند تبلور جزء به جزء و یا تجزیه جزء به جزء به منظور خالص کردن عناصر می باشد. در این شرایط ، مقدار کار بسیار زیاد به منظور جداکردن مقدار بسیار کمی از عناصر ، باعث بالارفتن هزینه های خلوص خاکهای کمیاب و برشمردن آنها بدین صنعت خواهد بود. اکنون نیز از روشهای جزء به جزء هنوز در زمینه جداسازی این خاکها در حالت خام و بویژه عناصر لانتان و سریم استفاده می‌شود، زیرا سریم را می توان از لانتان با استفاده از حالت چهار ظرفیتی سریم جدا کرد. در حال حاضر سایر اعضای خانواده خاکهای کمیاب را با استفاده از فرآیندهایی تبادل یونی خالص می نمایند مضافا چنانچه درجه خلوص بالا مدنظر نباشد، می توان از روش استخراج مایع- مایع بدین منظور استفاده کرد.

خواص لانتانیدها

لانتانیدهافلزهایی براق هستند و واکنش پذیری شیمیایی قابل توجهی دارند. خواص شیمیایی این دسته از عناصر مشابه خواص لانتان با عدد اتمی 57 می باشد. کلیه این عناصر قادر به تشکیل املاح سه ظرفیتی می باشند و زمانیکه این املاح در آب حل می شوند، خواص شیمیایی بسیار مشابه از خود نشان می دهند. لانتانیدها ، نظر به وضعیت جدو!ل تناوبی، بدین صورت هستند که همچنانکه عدداتمی آنها افزوده می شود، بار افزوده شده روی هسته آنها بوسیله پر شدن لایه های ناقص داخلی آنها با الکترونها ، موازنه می‌شود. ولی به هر حال باید توجه داشت که این لایه ها نقشی درنیروهای والانس ما بین اتمها ایفا نمی نمایند. لانتانیدها به علت برخوردار بودن از خواص اختصاصی دارای پتانسیل باارزشی در زمینه استفاده بعنوان عوامل آلیاژی میباشند. این عناصر با استفاده از احیاء گرمایی بوسیله اثر کلسیم،لیتیم و یا سایرفلزات قلیایی برهالید بی آب آنها و سپس ذوب مجدد در خلا به منظور تبخیرنشانه های باقیمانده از مواد احیا کننده، احیا می شوند. همچنین می‌توان آنها را بصورت الکترولیتی از حمامهای ملح ذوب شده مانند آنچه در زمینه سریم و میش متال (مخلوط فلزات خاکهای کمیاب ، اساسا سریع با مقدار بسیار کمی از آهن) صورت می پذیرد، احیا کرد. باید توجه داشت که مواد جامد بدون آب همچنین نشان دهنده تغییر زیادتری در خواص ما بین عناصر نسبت به املاح هیدراته هستند. خاکهای کمیاب با بعضی ازترکیبات آلی، املاح آلی تشکیل می‌دهد. این کیلیت ها که در اطراف این یونها ، آب جایگزین می نمایند، باعث زیاد شدن تغییر در خواص ما بین هر یک از خاکهای کمیاب می‌شوند. سودمندی این تکنیک در روشهای جدید تبادل یونی ، در زمینه جداسازی این عناصر کاملا قابل ملاحظه است.

موارد کاربرد

فلزات خاکهای کمیاب تمایل بسیار شدید برای ترکیب با ناخالصیهای غیر فلزی مانند اکسیژن، نیتروژن،کربن و هیدروژن دارند. لذا با توجه به خاصیت فوق ، مقدار قابل ملاحظه ای از مخلوط فلزات خاکهای کمیاب بعنوان مواد تصفیه کننده (getler) در صنایع متالوژی مورد استفاده واقع می شود.

عناصر خاکهای کمیاب ، هنگامیکه تحت تاثیر حرارت واقع می گردند نمایانگر طیف بسیار پیچیده ای بوده و نور شدید سفید زدگی از آنها ساطع می شود، بنابراین از آنها در صنایع تصاویر متحرک و لامپ های تصویر تلویزیون های رنگی استفاده می گردد.

مصارف صنعتی

مصارف صنعتی فراوانی نیز برای هر یک از این عناصر متصور می باشد از جمله از برخی از آنها در سوزاندن سموم ناشی از راکتورهای هسته ای استفاده می شود.

 

اكتینیدها:همه فلز پرتوزا (هسته ناپایدار) می باشند. و شبیه به عنصر اكتینیم Ac ₈₉ است. و متعلق به خانه 89 می باشد. در این گروه نیز همانند گروه لانتانیدها زیر لایه f در حال پر شدن است. در این عنصرها ساختار هسته نسبت به آرایش الكترونی از اهمیت بیشتری برخوردار است. اوربیتال f5 آنها در حال پر شدن است و در یك ردیف 14 تایی در بیرون جدول قرار دارند (این دو سری چهارده تای به علت این كه اوربیتال داخلی f در حال پر شدن است كه مربوط به تراز انرژی داخلی تر می باشد. واسطه داخلی گفته می شود.)

خانه اكتینیم

 

 

 

 

 

 

دورة هفتم از جدول كه هنوز تكميل نيافته با فلز راديو اكتيو فرانسيم(عنصر فرانسيم به مقدار بسيار ناچيز هم در زنجيره تباهي و تجزيه هسته‌اي مواد راديواكتيو طبيعي وجود دارد و هم در واكنشهاي هسته‌اي بوجود مي‌آيد.) در خانه 87 آغاز مي‌گردد. سه عنصر اوليه و راديو اكتيو اين دوره بلند يعني فرانسيم، راديم و اكتينيم به ترتيب داراي آرايشهاي سطح ظرفيتي و بوده كه نظير آرايش سه عنصر اوليه دورة قبلي يعني و مي‌باشد. انتظار ما اين است كه ساختمان الكتروني عناصر بعد از اكتينيم مشابه عناصر دوره قبلي باشد كه به پيدايش 14 عنصر لانتانيد مانند انجاميد. به عبارت ديگر، در لانتانيدها چهارده الكترون متوالياً وارد اوربيتالهاي شدند، و در اينجا نيز اين توقع را داريم كه آنها متوالياً وارد شوند.

متأسفانه حدس علمي ما درست از آب در نمي‌آيد. زيرا نياز به اطلاعات بيشتري داريم. در دوره ششم وضع روشن‌تر بود . تـرازضمن اينكه نزديـك بود ولي در اغلب جاها قاطعانه پايين‌تر از آن بود. در دوره هفتم، ترازهاي انرژي به اندازه‌اي به يكديگر نزديك مي‌شوند كه توازن ميان آن دو يادآور عمليات بندبازي است! كوچكترين تغيير در شرايط، به نفع يك طرف و به ضرر ديگري تمام مي‌شود، در نتيجه الكترونها گاهي در و زماني در وارد مي‌گردند. در مواردي از قبيل در خانه 91، چنان توازني بر قرار مي‌شود كه نمي‌توان به دقت گفت كه آرايش حالت پايه اين عنصر ،، و يا است! شايد بتوان گفت كه در نيمه دوم اين سري جديد معروف به اكتينيدها، تراز انرژي اغلب، پايين‌تر از است. (نوسانات و آرايشهاي غير قابل پيش بيني عناصر اين دوره) با وجود اينها مي‌توان گفت كه روند كلي تغييرات اكتينيدها و لانتانيدها، كم و بيش مشابه است.

لورنسيم كه آرايش را دارد، آخرين عنصر اكتينيد است. انتظار مي‌رود عناصري كه اخيراً كشف شده مانند عنصر شمارة 104 معروف به كورچاتوويم و عنصر 105 معروف به هانيم ، به علت ورود متوالي آخرين الكترونهاي آنها در، به تدريج چهارمين سري عناصر واسطه جدول تناوبي را تشكيل دهند.

هرگاه نمودارهاي را مقايسه كنيم، به نتيجة جالبي مي رسيم. شيب نزولي تراز اوربيتالهاي خيلي كمتر از است. علت را بايد در كاهش شديد قابليت نفوذ آنها نسبت به رقيبان خود يعني اوربيتالهاي جستجو كرد. مسئله ديگر اين است كه در روندي مشابه روند قبلي، ديده مي‌شود كه اوربيتالهاي و اوربيتالهاي توانايي نفوذ خوبي به سوي خارج يعني در جهت اوربيتال ندارند. از اين‌رو و با اين در هم آميختن با اوربيتالهاي دروني، به پايداري بيشتري مي‌رسند. به عبارت ديگر، تراز انرژي آنها نسبت به اوربيتال ، پايين‌تر است و الكترونها در آنها وارد مي‌شوند.

 

عنصرهای گروه های 13 تا 18 جدول تناوبی:

این گروه ها دسته ی P جدول هستند زیرا در آنها  اوربیتال های زیر لایه P در حال پر شدن است .

 

 

 

در این دسته عنصرهای فلزی ـ نافلزی ـ شبه فلزی و گاز نجیب دیده می شود. دو گروه مهم در این دسته گروه 17 یا گروه هفتم اصلی یا گروه هالوژن می باشد. و گروه مهم دیگر گروه 18 یا هشتم اصلی یا گاز نجیب می باشد.

ویژگی هالوژن ها:

1-  با فلزها به آسانی واكنش می دهند و نمك ها را می سازند (هالوژن در زبان لاتین به معنی نمك ساز است.)

2-  نافلزترین گروه جدول است. از بالا به پایین از میزان فعالیت آنها كاسته می شود.

3-  آرایش لایه آخر آن ها  با گرفتن یك الكترون به آرایش گاز نجیب پس از خود

 می رسند.

4-  از بالا به پایین در این گروه نقطه ذوب و جوش افزایش می یابد.

در طبیعت به صورت آزاد یافت نمی شود (به علت واكنش پذیری زیاد) و ملكول های آن دو اتمی است.

عناصر گروه VIIA یعنی فلوئر ، برم ، ید و استتین ، هاالوژن نامیده می‌شوند.

ریشه لغوی

نام هالوژنها از یونانی گرفته شده و به معنی نمک‌ساز است.

اطلاعات کلی

این عناصر به استثنای آستاتین ، به‌صورت هالید نمکها بطور فراوان در طبیعت وجود دارند. آستاتین احتمالا در طبیعت ، به مقادیر فوق‌العاده کم به‌صورت ماده حد واسطی با طول عمر کوتاه یافت می‌شود که از فرایندهای تجزیه موادرادیواکتیو طبیعی حاصل می‌گردد. اما بیشتر اطلاعات ناقص ما درباره شیمی آستاتین ، حاصل مطالعه مقادیر جزئی ایزوتوپ رادیواکتیو این عنصر است که از طریقواکنشهای هسته ای تهیه می‌شود.

خواص گروهی

هر اتم هالوژن از گاز نجیبی که پس از آن ، درجدول تناوبی عناصر قرار گرفته است، یک الکترون کمتر دارد. هر اتم هالوژن ، تمایل زیادی دارد که با تشکیل یک یون با یک بار منفی یا یک پیوندکوالانسی ،آرایش الکترونی یک گاز نجیب را به خود بگیرد. هر یک از عناصر این گروه به استثنای فلوئور ، حالت اکسایش مثبت دارد. نماد X ، مشخص کننده هر هالوژنی در ترکیب است.
در سری هالوژنهایی که بر حسب عدداتمی در این جدول مرتب شده‌اند، اغلب خواص به‌طور منظم افزایش یا کاهش می‌یابند. اتم هالوژن در هر تناوب دوره بعد از گاز نجیب آن دوره دارای بالاترین پتانسیل یونش است و پتانسیل یونش در هر گروه با افزایش شعاع یونی کاهش می‌یابد.

پیوندهای بین اتمها و مولکولها

هالوژنها در شرایط معمولی به‌صورت مولکولهای دو اتمی‌اند و اتمهای این مولکولها بوسیله یک پیوند کووالانسی ساده به یکدیگر متصل می‌شوند. این مولکولها در حالت جامد و مایع بوسیله نیروهای لاندن به یکدیگر می‌پیوندند. بین مولکول هالوژنها ، I2 بزرگترین آنها بوده ، بیشترین تعداد الکترونها را دارد و قطبش پذیرترین آنهاست. به همین علت ، I2 در مقایسه با سایر هالوژنها ، دارای قویترین نیروهای جاذبه بین مولکولی ، بالاترین نقطه ذوب و جوش است. در دما و فشار معمولی I2 جامد ، Br2 مایع ، Cl2 و F2 گاز است.

فعالیت

هر یک از هالوژنها ، فعالترین غیر فلز در دوره خود در جدول و فلوئور ، فعالترین غیر فلزات است. الکترونگاتیوی فلوئور ، بالاتر از هر عنصر دیگر است. این عنصر قویترین اکسنده است که تاکنون شناخته شده است. الکترونگاتیوی هالوژنها به‌ترتیب F>Cl>Br>I کاهش می‌یابد و کاهش قدرت اکسندگی آنها نیز به همین ترتیب است. مقادیر الکترونخواهی و انرژی پیوند از F2 تا I2 بطور منظم تغییر نمی‌کنند.
با توجه به روال تغییرات الکترونگاتیوی و.پتانسیلهای الکترود ، انتظار می‌رود که بزرگترین مقادیر یاده شده ، مربوط به فلوئور باشد. علت پایین بودن نسبی الکترونخواهی فلوئور و پایین بودن نسبی انرژی پیوند F-F هنوز کاملا معلوم نشده است. تصور می‌رود که این اثرها ، ناشی از دافعه ابر الکترونی کوچک و بسیار متراکم اتم فلوئور باشد. به خاطر داشته باشید که پتانسیلهای الکترود ، مربوط به فرآیندهایی است که در محلولهای آبی انجام می‌شوند.

براین اساس ، توانایی اکسندگی زیاد فلوئور در مقایسه با سایر هالوژنها (علیرغم الکترونخواهی نسبتا کم فلوئور) را می‌توان با توجه به اینکه تبدیل هالوژنهای آزاد به یونهای هالید در محلولهای آبی ، طی چند مرحله صورت می‌گیرد، بیان نمود.

ویژگی های گازهای نجیب یا بی اثر: گروه 18

1-  لایه آخر آن ها پر است.

 (آرایش لایه ظرفیت آن ها  است.) به جزء هلیم

2-  واكنش پذیری بسیبار كم این گازها نتیجه ی پایداری به خاطر

3-   آرایش ویژه می باشد.

4-  تك اتمی هستند. و نادر و كمیاب در طبیعت می باشند.

5-  از بالا به پایین در این گروه واكنش پذیری بیشتر می شود. امروزه بی اثر بودن گازهای نجیب دیگر مطرح نیست چون از كریپتون و زنون و رادون با واكنش پذیری كم چند تركیب ساخته اند. اما هنوز از هلیم و نئون و آرگون هیچ تركیبی نساخته اند.

هیدروژن ـ یك خانواده تك عضوی:

1-  این عنصر فراوان ترین در جهان است ولی در روی كره زمین نهمین عنصر فراوان است.

2-  تنهاست چون به هیچ عنصری شباهت ندارد.

3-  با فلزهای فعال (گروه 1 و 2) واكنش می دهد (نقش یون منفی (آنیون) می گیرد و تشكیل هیدرید می دهد مثل (NaH)

4-  با نافلزها نیز واكنش می دهد (مثل HcL)

5-  آرایش الكترونی لایه ظرفیت آن s¹ است.

6-  بیشتر پیوند كووالانس تشكیل می دهد (آب فراوان ترین ملكول از هیدروژن با پیوند كووالانس می باشد.)

7-  آن را در طبیعت آزاد نمی توان یافت. اما تركیبات فراوانی از آن مانند چربی ها و پروتئین ها و هیدرات كربن مثل قند و نشاسته را می توان یافت.

 

شعاع اتمی:

چون الكترون ها در محدوده هایی حركت می كنند كه شبیه به ابر به نظر می رسند. با این تشبیه می توان تصور كرد كه تا چه اندازه اندازه گیری ابعاد اتم ها دشوار است. زیرا مرزهای یك توده ابر مانند نامشخص و متغیر است.

اندازه یك اتم به وسیله ی شعاع آن تعیین می شود.

شیمیدان ها شعاع اتم را با روش های گوناگون اندازه می گیرند.

1-  نصف فاصله ی بین هسته ای دو اتم مشابه در یك ملكول دو اتمی (جور هسته با پیوند یگانه (ساده) به این كمیت اندازه گیری شده شعاع كووالانسی گویند.

 

برای این كه طول پیوند شعاع اتمی محسوب شود بایستی پیوند ساده و اتم جور هسته باشد.

طول پیوند كووالانسی     شعاع كووالانسی

 

 

2-  در این روش از طول پیوند به هنگامی كه دو اتم (گاز نجیب) و دو ملكول مجاور را كه نسبت به هم به حالت مماس قرار گرفته اند استفاده می شود. به نصف این فاصله شعاع و اندر والسی می گویند.

از روش های دیگر نیز می توان به دست آورد به طور مثال برای به دست آوردن شعاع اتمی (كووالانسی) گازهای نجیب از برون یابی از روی نمودار از منحنی شعاع به شماره گروه بدست آورد چون گازهای نجیب پیوند انجام نمی دهند معمولاً شعاع و اندر والسی در نظر می گیرند.

طول پیوند و اندروالسی       شعاع واندروالسی 

 

 

 

 

 

 

 

نكته: همیشه شعاع و اندروالسی از شعاع كووالانسی بزرگتر است. به دلیل تنوع در روش های اندازه گیری شعاع جدول مربوط به این مقادیر معمولاً با هم متفاوت است.

الكترونگاتیوی: میزان تمایل نسبی یك اتم برای كشیدن الكترون های یك پیوند كووالانسی به سمت هسته خود را گویند. قویترین الكترونگاتیوی جدول فلوئور (F) می باشد كه عدد 4 را به آن نسبت می دهند. و ضعیف ترین الكترونگاتیو جدول (قویترین الكتروپوزتیو) نیز عنصر سزیم (Cs)است.

دو عامل در الكتونگاتیوی مؤثر است: 1ـ بار مؤثر هسته 2ـ شعاع اتمی

نكته: دو عامل در انرژی یونش مؤثر است: 1ـ شعاع 2ـ پایداری آرایش الكترونی

 

 

 

 

 

 

 

 

 

	كاهش الكترونگاتیوی

 

                        

 

روندها و نظام های حاكم بر جدول

 

 

 

 

 

 

 

روندها و نظام های حاكم بر جدول: لازم به ذكر است تمام نظام ها و قاعده ها و روندها تقریبی است.

 

نكات:

1-  در هر گروه: از بالا به پایین شعاع افزایش می یابد.

2-  در هر گروه: از بالا به پایین خاصیت فلزی افزایش می یابد.

3-  در هر گروه: از بالا به پایین الكترونگاتیوی كاهش می یابد.

4-  در هر گروه: از بالا به پایین نافلزی كاهش می یابد.

5-  در هر گروه: از بالا به پایین انرژی یونش كاهش می یابد.

6-  در هر تناوب: از چپ به راست شعاع كاهش می یابد.

7-  هر تناوب: از چپ به راست خاصیت فلزی كاهش می یابد.

8-  در هر تناوب: از چپ به راست الكترونگاتیوی افزایش می یابد.

9-  در هر تناوب: از چپ به راست نافلزی افزایش می یابد.

10-         در هر تناوب: از چپ به راست انرژی یونش افزایش می یابد.

 

نكات: 91 عنصر در جدول در طبیعت وجود دارد.

از عنصر 92 به بعد به طور ساختگی می باشد.

* سر گروه سوم ـ عنصر بور موارد استفاده زیادی دارد از جمله در پزشكی به عنوان داروی ضدعفونی كننده و در صنعت در تهیه ظرف های پیركس مورد استفاده قرار می گیرد.

*لیتیم سر گروه ـ گروه اول به عنوان داروی ضد افسردگی مصرف می شود.

كلسیم عنصری از گروه دوم برای تأمین كلسیم استخوان های بدن می باشد.

 

دو عنصر مایع جدول به ترتیب جیوه (فلز) و برم (نافلز) و حال سومین عنصر مایع با نیمه عمر كوتاه تنها از طریق برون یابی به نقطه ذوب آن می توان دست یافت.

عنصر ها یا یک حرفی یا دو حرفی یاسه حرفی هستند.

 نامگذاری عناصر سه حرفی جدول را با یك مثال بیان می كنیم. عنصر 104 دو مدعی كشف در جهان دارد برای رفع این مشكل IUAC برای نامگذاری این عنصر از ریشه لاتین و یونانی استفاده كرده است.

 

  سیستمی كه آیوپاك برای نامگذاری عناصر شماره 104 و بعد از آن طرح كرده، ساده است. نام این عنصر مستقیماً از عدد اتمی آن، با استفاده از ریشه های لاتینی و یونانی مشتق می شود. این ریشه ها بر

 

حسب ارقام عدد اتمی با پسوند ـ ایم ium كه به منظور كامل كردن نام عنصر افزوده می شود ـ تنظیم می گردد. بنابراین، نام عنصر 104 اونیل كوادیم می شود كه لفظ به لفظ یك , صفر, چهار معنی می دهد. نما د

شیمیایی عنصر در این سیستم، از حرفهای اول ریشه های ارقامی كه نام آن را می سازند، تشكیل می شود.

 

 

 

 

1-  دریك گروه با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی افزایش می یابد. و در هر دوره با افزایش عدد اتمی

 (به طور كلی و بدون در نظر گرفتن استثنائات) شعاع اتمی كاهش می یابد.

 

 

 

 

 

 -2اگر نمودار شعاع اتمی بر حسب عدد اتمی مطابق نمودار مقابل را ملاحظه کنید, ماكزیمم شعاع اتمی متعلق به فلزات قلیایی و مینیمم شعاع اتمی متعلق به هالوژن ها است.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نکته: انرژی یونش گروه دوم به علت پر بودن اوربیتال s از گروه سوم و گروه پنجم به علت نیمه پر بودن اوربیتال های p آن از گروه ششم بیشتر است.

                           پری            

آرایش پایدارتر انرژی یونش بیشتر

                           نیمه پری                  

 -3در هر گروه از بالا به پایین با افزایش شعاع اتمی الكترونگاتیوی كاهش از چپ به راست با كاهش شعاع اتمی الكترونگاتیوی افزایش می یابد به طوری كه در هر دوره كمترین الكترونگاتیوی مربوط به فلز قلیایی و بیشترین الكترونگاتیوی مربوط به هالوژن است.

 

 

 

 

1. در  و  آرایش نامتقارن  و  به آرایش متقارن و پایدار  و  مبدل می شود.

                                  

 

1. آرایش  و  را می توان هم به صمرت كاتیون و هم آنیون و اتم خنثی (گاز نجیب) نوشت.

                                               

1. كاتیون همه فلزات واسطه (دسته d) به آرایش گاز نجیب نمی رسند.
2. تعیین دوره و گروه عناصر:

  اگر آرایش لایه طبیعت بصورت آزاد یافت نمی شود.آخر عنصری به ns¹ ختم شود. متعلق به گروه اول اصلی (IA) می باشد. این گروه فقط كاتیون یك بار مثبت تولید می كند. مثال: 3s¹ یعنی گروه اول

  اگر آرایش لایه آخر عنصری به ns²ختم شود. متعلق به گروه دوم اصلی (IIA)می باشد. این گروه فقط كاتیون دو بار مثبت ایجاد می كند. مثال: 5s² یعنی گروه دوم

  اگر به ns²np^x ختم شود 2+x گروه محسوب می شود. مثال: ns²np³ در گروه پنجم اصلی (VIIB) می باشد.

اگر در  عناصر واسطه لایه آخر به ns^x(n-1)d^yختم شود جمعx+y  گروه مربوطه خواهد شد . مثال : 4s²3d⁵گروه ((VII B) می باشد .

نكته: طبق ایوپاك شماره گروه مجموعه الكترون های تراز s+p+(n-1)d می باشد. مثال: (برای عناصر دسته P)

5s²5p⁵4d¹⁰ گروه 17 ایوپاك یا گروه هفت اصلی VIIA

1. هنگام رسم آرایش الكترونی یون ها ابتدا آرایش الكترونی اتم را در حالت خنثی رسم كنید. به اندازه بار مثبت از تعداد الكترون ها كم كنید و به اندازه بار منفی بر تعداد الكترون ها بیافزاید. توجه داشته باشید كه در عناصر واسطه ابتدا ns خالی می شود و بعدd  (n-1)

کشف پرتو زایی عناصر پرتو زا (رادیو اکتیو)

  دید کلی:

توریم و اورانیوم و بعضی از عناصر دیگر بدون هیچ اثر خارجی (یعنی به سبب عوامل داخلی) پیوسته تابش مرئی گسیل می دارند. این تابش مانند اشعه ایکس به درون حائل های کدر نفوذ می کند. و روی فیلمهای عکاسی اثر می گذارد. و اثر یونشی به وجود می آورد.

ویژگی گسیل خود به خودی چنین تابش به پرتوزایی معروف است به عناصر دارای این ویژگی عناصر رادیو اکتیو می گویند و تابشی که این عناصر گسیل می دارند تابش پرتوزایی «تشعشع هسته ای) نامیده می شود. خاصیت پرتوزایی اورانیم را در سال 1896 آنتوان هانری بکرل فیزیکدان فرانسوی کشف کرد. پرتوزایی اندکی پس از کشف اشعه ایکس کشف شد.

 

 عناصر رادیو اکتیو محصول آزمایشات اولیه:

گسیل پرتوهای ایکس اولین بار در بمباران دیواره های شیشه ای لامپ تخلیه گازی با پرتوی کاتدی کشف شد. موثرترین نتیجه این بمباران تابانی شدید شیشه به رنگ سبز یعنی لیانی است. از اینجا معلوم می شود پرتوهای ایکس حاصل لیانی است و با هر لیانی همراهند، از جمله موردی که با نور برانگیخته شود.

بکرل این فرض را از راه آزمایش تحقیق کرد او مواد لیان را در معرض نور قرار داد و آن گاه این مواد را کنار فیلم عکاسی که در لفاف سیاه پیچیده شده بود، قرارداد. پس از ظاهر کردن فیلم عکاسی گسیل تابش نفوذی را از روی سیاه شدن فیلم آشکار ساخت.

از میان تمام مواد لیان که توسط بکرل مورد آزمایش قرارگرفت فقط نمکهای اورانیوم صفحه عکاسی را سیاه کردند.

با وجود این معلوم شد که نمونه ای که قبلا در معرض تابش نور شدید قرارگرفته باشد به همان اندازه نمونه ای که برانگیخته نشده باشد، صفحه عکاسی را سیاه می کند. از این مشاهده چنین استنباط می شود که گسیل تابش توسط نمک اورانیم به لیانی مربوط نیست و به اثرهای خارجی بستگی ندارد. این نتیجه با آزمایش هایی که با ترکیبهای محتوی غیر لیان که همه تابش نفوذ کننده گسیل می دارند انجام شد و مورد تایید قرارگرفت.

 سیر تحولی و رشد:

بعد از کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل ، ماری کوری فیزیکدان فرانسوی متولد لهستان که بیشترین تحقیقات خود را همراه با شوهرش پیر کوری انجام داد بیشتر عناصر شناخته شده و خیلی از ترکیبها را مورد بررسی قرارداد. تا ببیند که آیا آنها خاصیت پرتوزایی دارند یا خیر. ماری کوری در آزمایشهایش یونش هوا را به عنوان شاخص خاصیت پرتوزایی مواد پرتو زا به کار می برد. این روش خیلی حساستر از روش مبتنی بر تاثیر روی صفحه عکاسی است. آزمایشهای ماری کوری به نتایج زیرمنتهی شد.

 

 نتایج آزمایشات ماری کوری:

پرتوزایی نه فقط در اورانیوم بلکه در همه ترکیبات شیمیایی آن مشاهده می شود. افزون بر آن خواص پرتوزایی در مورد توریم و همه ترکیبات شیمیایی آن نیز وجوددارد.

پرتوزایی نمونه ای از هر ترکیب شیمیایی اورانیوم و توریم برابر است با پرتوزایی اورانیم و توریم خالص موجود در آن ترکیب نتیجه اخیر نشان می دهد که خواص مولکول موجود در عنصر پرتوزا روی خاصیت پرتوزایی موثرنیست. بنابر این پرتوزایی خاصیت ذاتی اتمهای عنصرپرتو زا است نه پدیده مولکولی.

علاوه بر عناصر خالص و ترکیبات آنها ماری کوری تعدادی از سنگهای معدنی را نیز بررسی کرد. و معلوم شد که پرتوزایی کانیها از حضور اورانیم و توریم در آنها ناشی می شود با وجود این خاصیت پرتوزایی بعضی از کانیها به طور غیر قابل انتظار خیلی بالاست. برای مثال پیچ بلند چهار برابر مقدار اورانیم موجود در خود یونش نشان می دهد.

پرتوزایی بالای پیچ بلند را فقط می شد به عنصر پرتوزای ناشناخته موجود در این مقدار کم نسبت داد که تحلیل شیمیایی نتوانسته بود وجود آن را آشکار سازد. به رغم مقدار کم آن شار تابشی که این عنصرگسیل می کرد، قویتر از اورانیم موجود در یک مقدار بزرگتر بود.

بنابراین پرتوزایی این عنصر باید چند برابر شدیدتر از پرتوزایی اوارنیم باشد. در نتیجه این ملاحظات ، پیر و ماری کوری کوشش کردند این عنصر فرضی را به طور شیمیایی از پیچ بلند جدا کنند. پرتوزایی به ازای واحد جرم محصول نهایی نشانه ای از توفیق در عملیات شیمیایی بود. این مقدار باید با افزایش مقدار عنصر جدید در محصول نهایی افزایش می یافت.

پس از سالها کار سخت آنها سرانجام توفیق یافتند چند دهم از عنصرخالص به دست آورند که خاصیت پرتوزایی آن بیش از میلیون برابر اورانیوم بود. این عنصر به رادیوم یعنی تابان معروف است.

  عنصر رادیو اکتیو رادیوم:

رادیم بنا به خواص شیمیایی آن یک فلز قلیایی خاکی است. برای جرم اتمی آن عدد 226 به دست آمد با توجه به خواص شیمیایی و جرم رادیوم در خانه خالی 88 جدول تناوبی قرارداده شد.

در سنگهای معدنی اورانیم همیشه رادیوم به مقدار خیلی کم وجود دارد (حدود 1 گرم رادیوم در 3 تن اورانیوم). به این سبب استخراج رادیوم فرایند پرزحمتی است.

رادیوم یکی از فلزات کمیاب و بسیار گرانبهاست. و به عنوان چشمه متمرکز تابش پرتوزا ارزش زیادی دارد.

  سایر عناصر رادیواکتیو:

تحقیقات بعدی که توسط کوریها و دیگر دانشمندان انجام گرفت شمار عناصر پرتوزای شناخته شده را به مقدار زیادی افزایش داده است. معلوم شده است که تمام عناصری که عدد اتمی آنها بیش از 83 باشد، پرتوزا هستند. معمولا این عناصر را به مقدار کم از آمیزه های اورانیوم ، رادیوم و توریم به دست آوردند.

ایزوتوپهای پرتوزای تالیم ، سرب و بیسموت نیز از طریق مشابه پیدا شدند. باید توجه داشت که فقط ایزوتوپهای کمیاب این عناصر که با اورانیم ، رادیم و توریم آمیخته باشند، پرتوزا هستند. تالیم ، سرب و بیسموت معمولی پرتوزا نیستند. افزون برعناصر آخر جدول تناوبی ، معلوم شده است که ساماریوم ، سزیم و روبیدیوم نیز پرتوزا هستند. پرتوزایی این عناصر ضعیف و با زحمت آشکارسازی می شود.