Актино́идная гипо́теза — теория в химии, которая предполагала схожесть между своими химическими свойствами актиноидов (от актиния до лоуренсия). Согласно ней, актиноиды образуют второй ряд внутренних переходных металлов, аналогично лантаноидам.

Её происхождение связано с наблюдением подобных лантаноидам свойств у трансурановых элементов, в отличие от характерных химических свойств ранее известных актиноидов, таких как уран или торий. Гленн Теодор Сиборг, один из исследователей, синтезировавших трансурановые элементы, предложил актиноидную гипотезу в 1944 году в качестве объяснения наблюдаемых отклонений и теории для направления будущих экспериментов. Вскоре после этого она была принята, что привело к размещению нового актиноидного ряда, включающего элементы с зарядовым числом от 89 (актиний) до 103 (лоуренсий), под лантаноидами в периодической таблице элементов Дмитрия Менделеева.

До выдвижения этой теории торий, протактиний и уран считались элементами 4, 5 и 6-й групп.

Происхождение В конце 1930-х годов были известны первые четыре актиноида (актиний, торий, протактиний и уран). Считалось, что они образуют четвёртый ряд переходных металлов, характеризующийся заполнением 6d-орбиталей, в котором торий, протактиний и уран являлись соответствующими гомологами гафния, тантала и вольфрама. Эта точка зрения была широко принята, поскольку химические исследования этих элементов выявили различные высокие степени окисления и свойства, которые очень напоминали 5d-переходные металлы. Тем не менее, исследования в области квантовой теории, проведенные Нильсом Бором, и последующие публикации предполагали, что эти элементы должны составлять 5f-ряд, аналогичный лантаноидам, а расчёты показывали, что первый 5f-электрон должен появиться в диапазоне от атомного номера 90 (торий) до 99 (эйнштейний). Таким образом, несоответствия между теоретическими моделями и выявленными химическими свойствами затрудняли размещение этих элементов в периодической таблице.

Первое проявление актиноидной гипотезы, возможно, имело место в 32-столбцовой периодической таблице, составленной Альфредом Вернером в 1905 году. Определив расположение лантаноидов в периодической таблице, он поместил торий как более тяжёлый гомолог церия и оставил места для гипотетических элементов в седьмом периоде, хотя и не установил правильный порядок известных на тот момент актиноидов.

После открытия трансурановых элементов нептуния и плутония в 1940 году и предварительных исследований их химических свойств, их размещение в качестве четвёртого ряда переходных металлов было поставлено под сомнение. Новые элементы проявляли особые свойства, которые указывали на их близкое химическое сходство с ураном, а не с предполагаемыми гомологами из числа переходных металлов (рением и осмием). Наиболее примечательным было то, что они не проявляли стабильных степеней окисления +7 или +8. Последующие эксперименты, нацеленные на неизвестные тогда элементы америций и кюрий, вызвали новые вопросы. Сиборг и его коллеги не смогли идентифицировать эти элементы, исходя из предпосылки, что они являются переходными металлами. Однако в 1944 году они были успешно разделены и открыты после того, как было сделано допущение об их химическом сходстве с лантаноидами. Дальнейшие эксперименты подтвердили гипотезу о существовании актиноидного (тогда называемого «торидным» или «уранидным») ряда. Спектроскопическое исследование, проведенное в Лос-Аламосской национальной лаборатории в США показало, что в данных элементах заполнялись именно 5f-орбитали, а не 6d-орбитали. Однако эти исследования не смогли однозначно определить первый элемент с 5f-электронами и, следовательно, первый элемент в ряду актиноидов.

Признание Открытия америция и кюрия в рамках гипотезы об их сходстве с лантаноидами побудили Сиборга в 1944 году предложить своим коллегам концепцию актиноидного ряда, центральной предпосылкой которой было сходство с лантаноидами и заполнение f-орбиталей. Несмотря на её очевидную правильность, коллеги не рекомендовали Сиборгу отправлять статью в научные журналы, опасаясь, что это слишком радикальная идея, которая разрушит его репутацию. Тем не менее он отправил публикацию, и она получила широкое признание. Таким образом, в новых периодических таблицах актиноиды были помещены под лантаноидами. После своего признания актиноидная гипотеза сыграла ключевую роль, став основой для открытия более тяжёлых элементов, таких как берклий в 1949 году. Актиноидная гипотеза объяснила некоторые из наблюдаемых свойств первых нескольких актиноидов, а именно наличие степеней окисления от +4 до +6, и предложила гибридизацию 5f- и 6d-орбиталей, электроны которых, как было показано, слабо связаны в этих элементах. Она также подтвердила экспериментальные результаты, указывающие на тенденцию к степени окисления +3 у элементов, следующих за америцием. См. также Лантаноидное сжатие Актиноиды Актиноидное сжатие Лантаноиды

Примечания

Категория:Актиноиды Категория:Периодическая система