Плутоний (Pu) в таблице Менделеева: период, группа, масса

Теория:

Плутоний (Pu) в периодической системе: 7‑й период, 3‑я группа (по устаревшей классификации — IIIB), атомная масса [244] (массовое число наиболее устойчивого изотопа).

Это определяет его принадлежность к группе актиноидов — тяжелых трансурановых элементов, открывающих эру атомной энергетики.

Будучи химическим гомологом (аналогом) лантаноида самария, он проявляет свойства серебристо-белого радиоактивного металла.

Его уникальность заключается в том, что плутоний имеет пять-шесть аллотропных модификаций, а его поведение продиктовано заполнением 5f-подуровня.

А его нахождение в 3‑й группе (семейство актиноидов) задает его базовые параметры, при этом плутоний демонстрирует рекордное разнообразие степеней окисления (от +3 до +7), что делает его химию одной из самых сложных в таблице Менделеева.

Структура атома подтверждается его электронной формулой (конфигурацией):

[Rn] 5f⁶ 7s².

На которой наглядно можно определить его положение как f-элемента, находящегося между нептунием и америцием.

Плутоний в таблице Менделеева можно определить на основании закона периодичности: положение в группе и периоде, а также порядкового номера / атомный номер (Z = 94)

Содержание страницы

Как определить положение Плутония в Таблице Менделеева

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

Порядковый номер (атомный номер).
Наименование (название) элемента.
Группа (вертикальный ряд актиноидов).
Период (горизонтальный ряд).
Электронное семейство (плутоний — f‑элемент).

Порядковый номер / атомный номер (Z = 94)

Служит уникальным кодом элемента в ряду трансурановых металлов.
В ядре — 94 протона; в нейтральной оболочке — 94 электрона.
Электронное строение: [Rn] 5f⁶ 7s².

Важно: Плутоний — это первый элемент в таблице, который был произведен в промышленных масштабах человеком, несмотря на его исчезающе малые следы в природной урановой руде.

Название и символ

Название: «плутоний» (в честь планеты Плутон, продолжая традицию за Ураном и Нептунием).
Символ: Pu.
Примечание: Элемент был синтезирован в 1940 году группой Гленна Сиборга путем бомбардировки урана дейтерием.

Чтобы определить плутоний, можно воспользоваться его полной электронной формулой (краткая [Rn] 5f⁶ 7s²) и сложить показатели степени — их сумма будет равна 94.

Группа (3 / III B)

Расположен в 3‑й группе (в ряду актиноидов), объединяющей элементы f-блока с переменной валентностью.

Химический потенциал:

Валентность плутония: проявляет переменную валентность от III до VII.
Степень окисления: наиболее устойчива в растворах +4, но плутоний уникален тем, что в одном растворе могут одновременно сосуществовать четыре его состояния окисления (+3, +4, +5, +6).

Период (7‑й)

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

Влияние на свойства:

Актиноидное сжатие: Определяет плотную упаковку атомов в кристаллической решетке.
Пирофорность: Из-за высокой реакционной способности мелкодисперсный плутоний может самовоспламеняться на воздухе при комнатной температуре.

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

Относительная атомная масса (Ar)

Ar(Pu) ≈ [244] а.е.м. (для самого долгоживущего изотопа ²⁴⁴Pu).
Определение: средняя масса наиболее стабильного нуклида.
Значимость: Изотоп Pu-239 является ключевым делящимся материалом для ядерного оружия и некоторых типов атомных реакторов.

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

f‑Элемент (электронное семейство)

Застраивающимся является 5f‑подуровень (5f⁶).

Специфика блока: Электроны 5f-оболочки плутония находятся на границе между локализованным и делокализованным состоянием, что объясняет резкие скачки объема металла при изменении температуры.

Определение энергетических уровней Плутония по Таблице Менделеева

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

1. 7-й период (Количество этажей)

Плутоний находится в седьмой строке таблицы. Номер периода определяет число слоев.

Итог: У Плутония 7 энергетических уровней.

2. Список «жильцов» (Распределение электронов)

Атомный номер Плутония — 94. Его 94 электрона распределены по уровням следующим образом:

Pu ) 2 ) 8 ) 18 ) 32 ) 24 ) 8 ) 2

Для сравнения: У соседа слева, Нептуния (93), на пятом уровне 23 электрона, а у Плутония (94) — 24.

3. 3-я группа (Химический характер)

Плутоний — активный участник семейства актиноидов.

f-элемент: Его свойства зависят от состояния 5f-электронов.
Место в блоке: Он является тяжелым аналогом самария (Sm). Как и самарий, плутоний имеет сложную кристаллическую структуру и высокую магнитную восприимчивость.

Проверка знаний: Как определить плутоний по таблице Менделеева

Выберите три верных тезиса, которые однозначно характеризуют Плутоний (Pu) в структуре таблицы.

1) Порядковый номер элемента равен 94.

2) Расположен в 7-м периоде в семействе актиноидов.

3) Является f-элементом, химическим аналогом самария.

4) Используется для изготовления ювелирных украшений массового спроса.

5) Является инертным газом, не вступающим в реакции.

6) Был открыт в древности и использовался алхимиками.

Показать верные ответы и пояснения

Правильные ответы: 1, 2, 3

1) Номер 94. Это фундаментальное положение плутония в системе.
2) Актиноид 7-го периода. Точное место в f-блоке под лантаноидами.
3) Аналог самария. Сходство конфигураций f-оболочек делает их химическими родственниками.
4) Ошибка. Плутоний чрезвычайно токсичен и радиоактивен, его оборот строго контролируется.
5) Ошибка. Плутоний — активный металл, а не газ.
6) Ошибка. Плутоний был открыт только в середине XX века (1940 г.).

Для полноценного понимания атомного строения, физических свойств и применения, переходите к нашей главной статье: плутоний химический элемент.

Часто задаваемые вопросы:

Где находится Плутоний в таблице Менделеева?

Расположен в 7-м периоде, 3-й группе (актиноиды). Его атомный номер — 94.

Сколько энергетических уровней у Плутония?

Плутоний имеет 7 энергетических уровней. Распределение электронов по слоям: 2, 8, 18, 32, 24, 8, 2.

Почему Плутоний относится к f-элементам?

Потому что у него последними заполняются электронами внутренние орбитали 5f-подуровня, что характерно для семейства актиноидов.