مقدمة حول العناصر الانتقالية الداخلية
تُعرف العناصر الانتقالية الداخلية بأنها تلك العناصر التي تشغل موقعًا أسفل الجدول الدوري، وتتميز بدخول آخر إلكترون فيها إلى المدار f. يتميز هذا المدار بملء تدريجي للمدارات 4f و 5f. تندرج هذه العناصر ضمن المجموعة 3 من عناصر الجدول الدوري، وقد تم وضعها في الجزء السفلي من الجدول الدوري الحديث. تُصنف هذه العناصر إلى مجموعتين رئيسيتين هما اللانثانيدات والأكتينيدات. يمثل الصف الأول في الجزء السفلي من الجدول الدوري الحديث اللانثانيدات، بينما يمثل الصف الثاني الأكتينيدات. وتعتبر هذه العناصر من بين آخر العناصر التي تم اكتشافها وإضافتها إلى الجدول الدوري. إضافة إلى ذلك، العديد من الأكتينيدات لا توجد في الطبيعة بشكل طبيعي، ولكن يتم إنتاجها عن طريق التفاعلات النووية.
نظرة على الأكتينيدات
تضم سلسلة الأكتينيدات 14 عنصرًا، بدءًا من الثوريوم وصولًا إلى اللورنسيوم (الأعداد الذرية من 90 إلى 103). يتم تصنيف العنصر ضمن سلسلة الأكتينيدات إذا كان آخر إلكترون فيه يدخل إلى المدار 5f.
تحتوي سلسلة الأكتينيدات على العناصر التالية:
| العنصر | العنصر (بالإنجليزية) | رمز العنصر | العدد الذري |
|---|---|---|---|
| ثوريوم | Thorium | Th | 90 |
| بروتكتينيوم | Protactinium | Pa | 91 |
| يورانيوم | Uranium | U | 92 |
| نبتونيوم | Neptunium | Np | 93 |
| بلوتونيوم | Plutonium | Pu | 94 |
| أميريكوم | Americium | Am | 95 |
| سيريوم | Curium | Cm | 96 |
| بيركيليوم | Berkelium | Bk | 97 |
| كاليفورنيوم | Californium | Cf | 98 |
| آينشتاينيوم | Einsteinium | Es | 99 |
| فيرميوم | Fermium | Fm | 100 |
| مندليفيوم | Mendelevium | Md | 101 |
| نوبيليوم | Nobelium | No | 102 |
| لورينسيوم | Lawrencium | Lr | 103 |
نظرة على اللانثانيدات
تضم سلسلة اللانثانيدات 14 عنصرًا، بدءًا من السيريوم وصولًا إلى اللوتيتيوم (الأعداد الذرية من 58 إلى 71). يتم تصنيف العنصر ضمن سلسلة اللانثانيدات إذا كان آخر إلكترون فيه يدخل إلى المدار 4f.
تحتوي سلسلة اللانثانيدات على العناصر التالية:
| العنصر | العنصر (بالإنجليزية) | رمز العنصر | العدد الذري |
|---|---|---|---|
| سيريوم | Cerium | Ce | 58 |
| براسوديميوم | Praseodymium | Pr | 59 |
| نيوديميوم | Neodymium | Nd | 60 |
| بروميثيوم | Promethium | Pm | 61 |
| ساماريوم | Samarium | Sm | 62 |
| يوروبيوم | Europium | Eu | 63 |
| جادولينيوم | Gadolinium | Gd | 64 |
| تيربيوم | Terbium | Tb | 65 |
| ديسبروسيوم | Dysprosium | Dy | 66 |
| هولميوم | Holmium | Ho | 67 |
| إربيوم | Erbium | Er | 68 |
| ثوليوم | Thulium | Tm | 69 |
| إيتربيوم | Ytterbium | Yb | 70 |
| لوتيتيوم | Lutetium | Lu | 71 |
التمييز بين اللانثانيدات والأكتينيدات
يكمن الاختلاف بين اللانثانيدات والأكتينيدات في عدة جوانب، يمكن تلخيصها في الجدول التالي:
| اللانثانيدات | الأكتينيدات |
|---|---|
| يكون الإلكترون الأخير متواجداً في المدار 4f | يكون الإلكترون الأخير متواجداً في المدار 5f |
| النقص في الحجم الذري غير منتظم | يكون النقص في الحجم الذري تدريجياً |
| حالة الأكسدة الأساسية والشائعة هي +3 | حالة الأكسدة الشائعة هي +3, لكنها لا تكون دائماً مستقرة ويمكن أن تزداد لغاية +7 |
| لا تُعتبر من العناصر المشعة بطبيعتها، ما عدا عنصر البروميثيوم | تُعتبر من العناصر المشعة بطبيعتها |
السمات المميزة للعناصر الانتقالية الداخلية
تتميز العناصر الانتقالية الداخلية بمجموعة من الخصائص التي تميزها عن غيرها من العناصر في الجدول الدوري. من أبرز هذه الخصائص:
- المدار الأخير للعناصر الانتقالية الداخلية ممتلئاً بالإلكترونات.
- العناصر الانتقالية الداخلية ذات العدد الذري من 92-103 هي عناصر صناعية مشعة لا توجد في الطبيعة في القشرة الأرضية.
- الأكتينيدات مشعة بطبيعتها.
- ينتج عن عناصر الانتقال الداخلية أيونات ملونة.
- انخفاض نصف القطر الذري فيها.
- القدرة العالية للأكتينيدات على التفاعل الكيميائي.
- موصلة للحرارة والتيار الكهربائي.
- زيادة صلابة المعدن مع زيادة العدد الذري.
- جميع الأكتينيدات سامة وليس لها قيمة تجارية.
مجالات استخدام العناصر الانتقالية الداخلية
تجد العناصر الانتقالية الداخلية استخدامات متعددة في مجالات مختلفة، سواء كانت عسكرية أو صناعية. تتضمن بعض أهم هذه الاستخدامات:
- تُستخدم نظائر معينة لليورانيوم والبلوتونيوم في صناعة الأسلحة النووية والمتفجرات.
- يستخدم اللانثانيدات في إنتاج أشعة الليزر.
- صناعة الدروع الواقية من الإشعاعات.
- توليد الطاقة في محطات الطاقة النووية، وتتضمن بعض تصميمات المفاعلات النووية استخدام الثوريوم.
- صناعة النظارات الشمسية.
- يتم استخدام الثوريوم في تغليف أسلاك التنجستن في المعدات الإلكترونية.
- يستخدم عنصري السماريوم واللوتيتيوم في صنع المغناطيسات التي تمتلك قوة جذب قوية.
- يوجد لهذه العناصر استخدامات طبية أيضًا؛ فتستخدم في تدمير خلايا معينة مستهدفة في الجسم، مثل بعض الخلايا السرطانية، كما ويستخدم اليورانيوم أيضًا كدرع واقي ضد الإشعاعات، بالإضافة إلى استخدامه كجهاز تتبع في الجسم.
- يتم استخدام تقنية تعرف باسم تأريخ اليورانيوم والثوريوم؛ في تحديد أعمار الأحافير والصخور.
- يستخدم الأمريسيوم في نوع واحد من كاشفات الدخان، والتي تحتوي على كمية دقيقة منه وينتج عنها إشعاعات مؤينة.
