فهم العناصر الانتقالية الداخلية: اللانثانيدات والأكتينيدات

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.