Протактиний (Pa) в таблице Менделеева: период, группа, масса

Теория:

Протактиний (Pa) в периодической системе: 7‑й период, 3‑я группа (по устаревшей классификации — IIIB), атомная масса 231,035 а.е.м.

Занимает положение в 7‑м периоде, что определяет его принадлежность к семейству актиноидов — радиоактивных металлов, завершающих таблицу Менделеева.

Будучи химическим гомологом (аналогом) лантаноида празеодима по положению, он, тем не менее, проявляет уникальные свойства, сближающие его с танталом.

Его поведение в химии растворов часто диктуется переходом между 5f- и 6d-подуровнями, что делает его структуру исключительной.

А его нахождение в 3‑й группе (семейство актиноидов) задает ключевые параметры:

1. Возможность проявлять устойчивую высшую степень окисления +5, что нехарактерно для более легких актиноидов, но типично для этого «предвестника актиния».

Структура атома подтверждается его электронной формулой (конфигурацией):

[Rn] 5f² 6d¹ 7s².

На которой наглядно можно определить его положение как f-элемента, находящегося в начале актиноидного ряда, сразу после тория.

Протактиний в таблице Менделеева можно определить на основании закона периодичности: положение в группе и периоде, а также порядкового номера / атомный номер (Z = 91)

Как определить положение Протактиния в Таблице Менделеева

Локация протактиния в таблице описывается характеристиками его природного радиоактивного ядра — его «химическим аттестатом» (паспортом):

1. Порядковый номер (атомный номер).
2. Наименование (название) элемента.
3. Группа (вертикальный ряд актиноидов).
4. Период (горизонтальный ряд).
5. Электронное семейство (протактиний — f‑элемент).

Порядковый номер / атомный номер (Z = 91)

• Служит уникальным идентификатором элемента в ряду естественных радиоактивных изотопов.
• В ядре — 91 протон; в нейтральной оболочке — 91 электрон.
• Электронное строение: [Rn] 5f² 6d¹ 7s².

Важно: Наличие электрона на 6d-подуровне наряду с 5f-электронами объясняет его способность проявлять стабильную степень окисления +5, напоминая переходные металлы 5-й группы.

Название и символ

• Название: «протактиний» (от греческого «protos» — первый, предшественник актиния, так как при распаде он образует актиний).
• Символ: Pa.
• Примечание: Элемент был предсказан еще Менделеевым (как «эка-тантал») и окончательно выделен в чистом виде лишь в 1934 году Аристидом фон Гроссом.

Группа (3 / III B)

Расположен в 3‑й группе (семейство актиноидов), занимая вторую позицию в ряду f-элементов 7-го периода.

Химический потенциал:

• Валентность протактиния: высшая валентность V.
• Степень окисления: наиболее устойчивая +5, реже проявляет +4. В этом его главное отличие от лантаноидов, для которых типична только +3.

Период (7‑й)

Находится в 7‑м периоде — его электроны распределены по семи энергетическим уровням.

Влияние на свойства:

• Металлический блеск: Протактиний — это яркий, серебристо-белый металл, который тускнеет на воздухе, покрываясь тонким слоем оксида.
• Радиоактивность: В природе встречается в урановых рудах в ничтожных количествах, являясь членом радиоактивного ряда урана-235.

Все значения элементов в полной сводной таблице параметров химических элементов (Z, Ar, Группа, Период).

Относительная атомная масса (Ar)

• Ar(Pa) ≈ 231,035 а.е.м. (для наиболее распространенного природного изотопа ²³¹Pa).
• Определение: атомная масса определяется по стабильному природному нуклиду, входящему в состав земной коры.
• Стабильность: Период полураспада ²³¹Pa составляет около 32 760 лет, что делает его доступным для химических исследований.

Все значения для всех элементов можно узнать в таблице атомных масс.

f‑Элемент (электронное семейство)

Застраивающимся является 5f‑подуровень (5f²).

Специфика блока: Будучи f-элементом, протактиний находится на этапе, когда f-оболочка только начинает заполняться, поэтому его электроны ведут себя более «активно», чем у более тяжелых актиноидов (например, эйнштейния).

Определение энергетических уровней Протактиния по Таблице Менделеева

Положение Протактиния (Pa) в системе Менделеева — это готовый «паспорт» его внутреннего устройства.

1. 7-й период (Количество этажей)

Протактиний находится в седьмой строке таблицы. Номер периода определяет число электронных слоев.

• Итог: У Протактиния 7 энергетических уровней.

2. Список «жильцов» (Распределение электронов)

Атомный номер Протактиния — 91. Его 91 электрон распределен по уровням следующим образом:

Pa ) 2 ) 8 ) 18 ) 32 ) 20 ) 9 ) 2

Для сравнения: У соседа слева, Тория (90), на пятом уровне 18 или 19 электронов (в зависимости от модели), а у Протактиния начинается явное заполнение 5f-оболочки (20 электронов на 5-м уровне).

3. 3-я группа (Химический характер)

Протактиний входит в семейство актиноидов.

• f-элемент: Его свойства диктуются гибкостью перехода электронов между 5f и 6d слоями.
• Место в блоке: Он является аналогом празеодима, но его химия гораздо богаче из-за более высокой валентности.

Проверка знаний: Как определить протактиний по таблице Менделеева

Выберите три верных тезиса, которые однозначно характеризуют Протактиний (Pa) в структуре таблицы.

1) Атомный номер в периодической системе — 91.

2) Находится в ряду актиноидов и имеет 7 энергетических уровней.

3) Его название означает «предшественник актиния».

4) Используется в пищевой промышленности как консервант.

5) Является инертным газом, не вступающим в реакции.

6) Был открыт древними греками задолго до Менделеева.

Часто задаваемые вопросы: