Уран (U) в таблице Менделеева: период, группа, масса

Теория:

Уран (U) в периодической системе: 7‑й период, 3‑я группа (по устаревшей классификации — IIIB), атомная масса 238.0289 а.е.м.

Занимает положение в 7‑м периоде, что определяет его принадлежность к семейству актиноидов.

Это самый тяжелый химический элемент, встречающийся в природе в заметных количествах.

Будучи химическим гомологом (аналогом) лантаноида неодима, уран проявляет свойства типичного радиоактивного металла.

Однако, в отличие от многих других актиноидов, уран способен проявлять высокие степени окисления (до +6), что делает его химию невероятно разнообразной.

А его нахождение в 3‑й группе (семейство актиноидов) задает ключевые параметры: базовое строение электронной оболочки f-типа, а также формирование сложных катионов, таких как уранил-ион (UO₂²⁺).

Структура атома подтверждается его электронной формулой (конфигурацией):

[Rn] 5f³ 6d¹ 7s².

На которой наглядно можно определить его положение как f-элемента, стоящего за протактинием и перед нептунием.

Уран в таблице Менделеева можно определить на основании закона периодичности: положение в группе и периоде, а также порядкового номера / атомный номер (Z = 92)

Как определить положение Урана в Таблице Менделеева

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

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

Порядковый номер / атомный номер (Z = 92)

• Служит уникальным кодом элемента как главного топлива атомной промышленности.
• В ядре — 92 протона; в нейтральной оболочке — 92 электрона.
• Электронное строение: [Rn] 5f³ 6d¹ 7s².

Важно: Наличие электронов на 5f- и 6d-подуровнях позволяет урану легко отдавать электроны, проявляя широкий спектр степеней окисления.

Название и символ

• Название: «уран» (в честь планеты Уран, открытой незадолго до самого элемента).
• Символ: U.
• Примечание: Открыт Мартином Клапротом в 1789 году в виде оксида, а в металлическом виде получен в 1841 году Эженом Пелиго.

Группа (3 / III B)

Расположен в 3‑й группе (формально, как часть семейства актиноидов), что объединяет его с другими f-элементами 7-го периода.

Химический потенциал:

• Валентность урана: высшая валентность VI.
• Степень окисления: возможны +3, +4, +5 и наиболее устойчивая +6 (в соединениях с кислородом).

Период (7‑й)

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

Влияние на свойства:

• Природная радиоактивность: Все изотопы урана нестабильны. Основной изотоп ²³⁸U имеет период полураспада 4,5 миллиарда лет, что сопоставимо с возрастом Земли.
• Плотность: Уран — очень тяжелый металл (плотность 19,1 г/см³), почти такой же тяжелый, как золото или вольфрам.

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

Относительная атомная масса (Ar)

• Ar(U) = 238.0289 а.е.м.
• Определение: средневзвешенное значение масс природных изотопов (в основном ²³⁸U, ²³⁵U и ²³⁴U).
• Энергетика: Изотоп уран-235 способен к цепной ядерной реакции деления, что делает этот элемент основой атомной энергетики.

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

f‑Элемент (электронное семейство)

Застраивающимся является 5f‑подуровень (5f³).

Специфика блока: Как f-элемент, уран обладает уникальными магнитными свойствами и способностью к образованию сложных комплексных соединений, окрашенных в яркие цвета (желтый, зеленый).

Определение энергетических уровней Урана по Таблице Менделеева

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

1. 7-й период (Количество этажей)

Уран находится в седьмой строке таблицы. Номер периода совпадает с общим числом электронных слоев.

• Итог: У Урана 7 энергетических уровней.

2. Список «жильцов» (Распределение электронов)

Атомный номер Урана — 92. Его 92 электрона распределены по уровням следующим образом:

U ) 2 ) 8 ) 18 ) 32 ) 21 ) 9 ) 2

Для сравнения: У соседа слева, Протактиния (91), на пятом уровне 20 электронов, а у Урана (92) — 21.

3. 3-я группа (Химический характер)

Уран входит в семейство актиноидов.

• f-элемент: Его свойства определяются частичным заполнением 5f-оболочки.
• Место в блоке: Он является «тяжелым аналогом» неодима (Nd), хотя химически уран гораздо активнее в высших степенях окисления.

Проверка знаний: Как определить уран по таблице Менделеева

Выберите три верных тезиса, которые однозначно характеризуют Уран (U) в структуре таблицы.

1) Порядковый номер (атомное число) в таблице — 92.

2) Расположен в 7-м периоде и относится к актиноидам.

3) Является природным радиоактивным f-элементом.

4) Используется как основное вещество для стержней простых карандашей.

5) Находится в одной группе с Кислородом и Серой.

6) Является стабильным неметаллом, как Углерод.

Часто задаваемые вопросы: