Aktinider

Aktinider

Metallisk uran
Generel information
Gruppemedlemmer thorium , protactinium , uran , neptunium , plutonium , americium , curium , berkelium , californium , einsteinium , fermium , mendelevium , nobelium , lawrencium
Åbningsperiode 18. århundrede (uran) - 20. århundrede (lawrencium)
At være i naturen meget lille
Kemiske egenskaber
Elektronisk konfiguration Liste Thorium - [ Rn ] 6d 2 7s 2
Protactinium - [ Rn ] 5f 2 6d 1 7s 2
Uranium - [ Rn ] 5f 3 6d 1 7s 2
Neptunium - [ Rn ] 5f 4 6d 1 7s 5 [ 2 R 6 s - 5 ]
Plutonium 2 Americium - [ Rn ] 5f 7 7s 2 Curium - [ Rn ] 5f 7 6d 1 7s 2 Berkelium - [ Rn ]


] 5f 9 6d 0 7s 2
Californien — [ Rn ] 5f 10 7s 2
Einsteinium — [ Rn ] 5f 11 7s 2
Fermium — [ Rn ] 5f 12 7s 2
Mendelevium — [ Rn ] 5f 13 ] 7s 2
Nobelium 7s 2 Lawrencium - [ Rn ] 5f 14 7s 2 7p 1
At finde en gruppe i elektroniske blokke f-blok
Toksikologiske data
Toksicitet højradioaktive grundstoffer

Aktinider ( actinider ) (fra andre græske actinos  - stråle) [1]  - en familie bestående af 15 radioaktive kemiske grundstoffer af gruppe III af den 7. periode af det periodiske system med atomnumre 89-103.

Denne gruppe består af thorium , protactinium , uranium , neptunium , plutonium , americium , curium , berkelium , californium , einsteinium , fermium , mendelevium , nobelium og lawrencium . Aktinium betragtes ofte, for nemheds skyld, sammen med disse grundstoffer, men det gælder ikke for actinider [2] . Udtrykket "aktinider" blev foreslået af Viktor Goldshmidt i 1937 [3] .

** AC Th Pa U Np Pu Er cm bk jfr Es fm md ingen lr

Studie og syntese

Ligesom lanthaniderne danner actiniderne en familie af grundstoffer med lignende egenskaber. To krydsende grupper skelnes fra aktinider: " transuraniske grundstoffer " - alle grundstofferne i det periodiske system efter uran og "transplutoniumelementer" - alle efter plutonium.

Begge grupper er ikke begrænset til den angivne ramme, og når præfikset "trans-" er angivet, kan de inkludere elementer efter lawrencium - rutherfordium osv. Sammenlignet med lanthanider, som (bortset fra promethium ) findes i naturen i betydelige mængder, aktinider er sværere at syntetisere. Men der er undtagelser, for eksempel er det nemmest at syntetisere eller finde uran og thorium i naturen, så plutonium, protactinium, actinium, og først derefter super sjælden curium, americium, neptunium, berkelium og californium [4] .

I øjeblikket bruges to hovedmetoder til at opnå isotoper af transplutoniumelementer (TPE): bestråling af lettere grundstoffer med neutroner eller accelererede ladede partikler. Den første metode er praktisk talt den vigtigste, da kun i atomreaktorer , når kildematerialet bestråles med en høj neutronflux, er det muligt at opnå vægtmængder af transplutoniumelementer. Fordelen ved den anden metode er, at den gør det muligt at opnå grundstoffer efter plutonium, og neutronmangelfulde isotoper , der ikke dannes under neutronbestråling [4] .

I 1962-1966 blev der i USA gjort et forsøg på at syntetisere transplutonium-isotoper ved hjælp af 6 underjordiske atomeksplosioner  - Anacostia, Kennebec, Enchovi, Par, Barbell og Cyclamen. For at studere produkterne fra eksplosionen blev der brugt små stenprøver, som blev udvundet fra eksplosionszonen umiddelbart efter eksplosionen. Samtidig var det ikke muligt at detektere isotoper af tunge grundstoffer med et massetal større end 257, selvom relativt store værdier af T ½ for α-henfald blev forudsagt for dem på det tidspunkt . Måske skete dette, fordi atomerne spontant spaltede med høj hastighed , eller på grund af en anden karakter af henfaldet af mellemliggende isotoper ( neutronemission , fission ) [4] .

Fra aktinium til neptunium

De første aktinider, der blev opdaget, var uran og thorium . Uran blev opdaget af M. Klaproth i 1789 i uranharpiksmalm (navnet på grundstoffet kommer fra navnet på planeten Uranus ). M. Klaproth, der reducerede gult uraniumoxid med kul , opnåede et sort stof, som han forvekslede med et metal. Kun 60 år senere studerede den franske forsker Eugene Peligot det og indså, at dette stof er urandioxid . Samtidig blev atommassen forkert beregnet  - 120. Kun D. I. Mendeleev i 1872, på grundlag af den lov, han opdagede, specificerede atommassen af ​​uran - 240. Denne værdi blev eksperimentelt bekræftet i 1882 af K. Zimmerman [ 5] .

Thorium blev opdaget af F. Wöhler [5] i et mineral fundet i Norge ( 1827 ). J. Berzelius studerede dette element i detaljer ; han navngav den til ære for den skandinaviske gud for torden og lyn - Thor (1828).

Actinium blev opdaget i 1899 af M. Sklodowska-Curies assistent A. Debierne i affald fra forarbejdning af uranharpiks , hvorfra radium og polonium tidligere var blevet fjernet; det blev afsløret i den fraktion, hvori lanthanider er koncentreret under malmforarbejdning. Navnet på grundstoffet "actinium" kommer fra latin.  actis  - stråle, udstråling. Dette metal blev ikke opdaget af dets egen stråling, men af ​​strålingen fra datterhenfaldsprodukter [5] [6] .

Indhentning af transuranelementer [2] [4] [7]
Element Åbningsår Hvordan får man
Neptunium 1940 Bombardement af 238 U med neutroner
Plutonium 1941 Bombardement af 238 U af deuteroner
Americium 1944 Bombardement af 239 Pu med neutroner
Curium 1944 Bombardement af 239 Pu med a-partikler
Berkelium 1949 Bombardement af 241 Am af α-partikler
Californium 1950 Bombardement af 242 Cm af α-partikler
Einsteinium 1952 Fundet i produkterne fra en termonuklear eksplosion
Fermi 1952 Fundet i produkterne fra en termonuklear eksplosion
Mendelevium 1955 Bombardement af 253 Es med α-partikler
Nobelium 1965 Bombardement af 243 Am med 15 N kerner
Laurence 1961-1971 252 Jf . bombardement med 10 B -kerner mv.

På grund af den høje lighed mellem actinium og lanthan og den ubetydelige fordeling af actinium var det i lang tid ikke muligt at isolere det i sin rene form. Rent aktinium blev først udvundet i 1950 . For grundstoffet kendes i øjeblikket 31 isotoper med massetal 206-236 og 8 exciterede isomere tilstande af nogle af dets nuklider . Den mest stabile er aktiniumisotopen 227 Ac , som har en halveringstid T ½ = 21,77 år [8] .

I 1917 blev den langlivede isotop af protactinium opdaget af O. Hahn og L. Meitner . Navnet "protactinium" betyder, at et atom af dette grundstof er i stand til at danne actinium. I øjeblikket kendes 29 protactinium-isotoper med massetal 212-240 og 3 exciterede isomere tilstande af nogle af dets nuklider . Det mest stabile nuklid er 231 Pa , hvis halveringstid er 3,28⋅10 4 år [8] .

De fleste af transuranelementerne er allerede blevet undersøgt i tilstrækkeligt omfang, men det er ikke nødvendigt at tale om produktionsmængderne af disse elementer, undtagen plutonium og americium og deres forbindelser.

Enrico Fermi var den første til at foreslå eksistensen af ​​transuran-elementer , hvilket var resultatet af en række af hans eksperimenter i 1934 [9] [10] .

Syntesen af ​​neptunium - isotopen 239 Np , som blev udført i maj 1940 af E. McMillan og F. Abelson , markerede begyndelsen på opdagelsen af ​​transuran-elementer [11] . I de efterfølgende år blev kernefusion af andre isotoper af neptunium udført [12] .

Aktinider er blevet grundigt undersøgt af G. Seaborg og hans skole gennem de sidste årtier . Med deltagelse af Seaborg blev de fleste af transuran-elementerne syntetiseret.

Fra plutonium

Transuran-elementer findes næsten aldrig i naturen. For at opnå dem bruges nukleare reaktioner, som finder sted i atomreaktorer. Så for eksempel uran-238 i en reaktor under påvirkning af neutroner omdannes delvist til plutonium-239 . I dette tilfælde finder følgende reaktioner sted:

Ved yderligere absorption af neutroner omdannes 239 Pu til 241 Pu , som på grund af β-henfald omdannes til 241 Am .

På denne måde modtog Enrico Fermi og hans samarbejdspartnere i verdens første reaktor " Chicago Woodpile-1 " for første gang betydelige mængder plutonium-239, som blev brugt til at skabe atomvåben [13] .

Aktinider med de højeste serienumre blev opnået ved at bombardere uran-, plutonium-, curium- eller californiumkerner med nitrogen, oxygen, kulstof, neon og borioner ved tunge ionacceleratorer. Således var en af ​​de første metoder til syntese af nobelium  bombardementet af et uran-238 mål med neon-22 kerner i reaktionen

.

De første isotoper af TPE - americium-241 og curium-242  - blev syntetiseret i 1944 af G. Seaborg, James og A. Giorso [14] . Curium isotoper blev opnået ved at bombardere plutonium-239 kerner med heliumioner med en energi på 32 MeV:

.

Også isotoperne af americium-241 og curium-242 blev isoleret fra plutonium bestrålet med neutroner i en reaktor , hvor de blev dannet som et resultat af nukleare transformationer [4] .

Når curium-242 bombarderes med α-partikler, dannes californium- isotopen 245Cf . Berkelium-244 blev opnået fra americium-241 under anvendelse af en lignende reaktion .

I 1945 isolerede Kenningham første gang den faste forbindelse af en af ​​TPE'erne, americiumhydroxid. I løbet af de næste 3-4 år blev milligram mængder af americium og mikrogram mængder curium akkumuleret, hvilket gjorde det muligt, som et resultat af bestrålingen af ​​americium og curium, at syntetisere isotoper af berkelium (Thomson, 1949) og californium (Thomson) , 1950). Vægtmængderne af disse grundstoffer blev isoleret meget senere, i 1958 (Kenningham og Thomson), og den første californiumforbindelse (CfOCl) blev først opnået i 1960 (Kenningham og Walman).

Einsteinium og fermium blev isoleret af en gruppe amerikanske videnskabsmænd fra University of California , Argonne National Laboratory og Los Alamos Scientific Laboratory i 1952-1953 fra produkterne fra Mike termonukleare eksplosion den 1. november 1952 . Som et resultat af den øjeblikkelige bestråling af uran-238 med en stor flux af neutroner, der opstod under en termonuklear eksplosion, blev der dannet tunge uranisotoper, herunder uran-253 og uranium-255, hvis β-henfald til sidst producerede einsteinium-253 og einsteinium -2 -255 isotoper . Einsteinium blev fundet af en gruppe amerikanske videnskabsmænd ledet af A. Ghiorso i 1952 og opkaldt efter den store fysiker - A. Einstein . Fermium blev først identificeret af den amerikanske videnskabsmand A. Ghiorso i 1953 i form af fermium-255 isotopen angivet ovenfor. Fermium er opkaldt efter fysikeren E. Fermi, som ydede et stort bidrag til udviklingen af ​​moderne teoretisk og eksperimentel fysik [14] . De første vægtmængder (submikrogram) af einsteinium blev isoleret i 1961 af Kenningham og kolleger. Fermium og højere TPE'er med højere atomnummer er endnu ikke opnået i vægtmængder.

Den første isotop af mendelevium 256 Md blev syntetiseret i februar 1955 (G. Seaborg et al.) ved at bestråle einsteinium-253 med heliumioner. Til syntesen af ​​grundstofferne efter Mendelevium måtte der anvendes en ny metode - bestråling af kernerne af uran og transuranelementer med tunge flerladede ioner. På grund af det ekstremt lave udbytte og korte halveringstider af isotoper af de transmendeleviske grundstoffer syntetiseret i disse reaktioner, har deres identifikation vist sig at være meget vanskelig og ikke altid pålidelig. Som regel blev de opnåede isotoper i de første værker om syntese af grundstoffer med Z ≥ 102 identificeret ved rent fysiske metoder i henhold til arten af ​​strålingen og datterhenfaldsprodukter.

Forsøg på at opnå nobelium isotoper har været udført siden 1957 , men det første pålidelige resultat bør betragtes som syntesen af ​​nobelium isotopen 256 No , som blev udført af G. Flerov i 1963 . Neon-22 blev brugt til at fremstille denne isotop .

I 1961 opnåede A. Ghiorso og kolleger den første isotop af lawrencium ved at bestråle californium (hovedsageligt californium-252 ) med bor-10 og bor-11 ioner ; massetallet for denne isotop var ikke præcist fastlagt (måske 258 eller 259) på det tidspunkt. Lawrencium isotopen 256 Lr syntetiseret i 1965 af G. Flerov ved hjælp af nukliderne 243 Am og 18 O blev mere pålideligt identificeret .

Isotoper

I 1982 var 24 isotoper af actinium kendt , i øjeblikket er 31 isotoper af actinium og 8 mere exciterede isomere tilstande af nogle af dets nuklider kendt [8] . Tre isotoper blev fundet i naturen - 225 Ac , 227 Ac og 228 Ac , resten opnås kunstigt. I praksis bruges tre naturlige isotoper. Actinium-225 er medlem af den radioaktive neptunium-serie ; blev først opdaget i 1947 som et nedbrydningsprodukt af uran-233 . Hvis 1 g uranium-233 opbevares i et år, vil aktiviteten af ​​225 Ac dannet i prøven være 1,8⋅10 6 henfald pr. minut. Dette nuklid er en α-emitter med en halveringstid på 10 dage. Actinium-225 er mindre tilgængeligt end actinium-228, men rent praktisk er det mere lovende som radioaktivt sporstof [6] .

Actinium-227 er medlem af den radioaktive uran-actinium-serie . Det forekommer i alle uranmalme, men i små mængder. For 1 g uran ved radioaktiv ligevægt er der kun 2⋅10 −10 g 227 Ac. Halveringstiden for 227 Ac isotopen er 21,77 år [6] [8] .

Actinium-228 er medlem af den radioaktive thorium-serie ; blev opdaget af O. Gan i 1906 . Denne isotop dannes under henfaldet af 228 Ra . 1 ton thorium indeholder 5⋅10 −8 g 228 Ac. Isotopen er en β - emitter med en halveringstid på 6,15 timer [6] .

Af isotoper af protactinium kendes 29 nuklider med massetal på 212-240 [8] og 3 exciterede isomere tilstande af nogle af dets nuklider . Af denne mængde findes kun to nuklider - 231 Pa og 234 Pa  - i naturen, resten syntetiseres. Levetiden for alle isotoper, med undtagelse af protactinium-231, er kort. Fra et praktisk synspunkt er den langlivede isotop 231 Pa og kunstig 233 Pa de vigtigste . Protactinium-233 er et mellemprodukt i produktionen af ​​uranium-233 , det er også det mest tilgængelige blandt andre kunstige isotoper af protactinium. Ifølge dets fysiske egenskaber (halveringstid, γ-strålingsenergi osv.) er det et bekvemt stof til kemisk forskning. Takket være denne isotop blev der opnået en masse værdifuld kemisk information om protactiniums kemi. Strålingsaktiviteten af ​​protactinium-233 er ca. 20.000 Ci . Protactinium-233 er en β-emitter med en halveringstid på 26,97 dage [8] [17] .

Uran har 25 af sine isotoper med massetal 217-242 [15] . For uran er tilstedeværelsen af ​​6 isomere tilstande af nogle af dets nuklider kendt. I naturen findes uran i betydelige mængder i form af tre isotoper - 234U , 235U og 238U . Af alle de andre er den vigtigste 233 U, som opnås som slutproduktet af transformationer ved bestråling af 232 Th med langsomme neutroner . 233 U- kernen har et effektivt termisk neutronfissionstværsnit sammenlignet med 235 U. Af størstedelen af ​​uranisotoper anses uran-238 for at være den mest bekvemme til at studere kemiske egenskaber, da halveringstiden er 4,4⋅10 9 år [18 ] .

I vor tid kendes 19 isotoper af neptunium med massetal fra 225 til 244 [15] . Til arbejde med isotoper anvendes normalt langlivede 237 Np (T ½ = 2,20⋅10 6 år) og kortlivede 239 Np, 238 Np. Den vigtigste af disse er neptunium-237 . Denne isotop er bedst egnet til at studere fysiske og kemiske egenskaber. Spektret af denne isotop er meget komplekst og består af mere end 20 monoenergetiske linjer. Brugen af ​​store mængder 239 Np i et kemisk laboratorium kompliceres af dets høje radioaktivitet [12] .

For de fleste neptunium-nuklider med et massetal fra 231 til 241 varierer spredningen i halveringstidsværdier fra 7,3 min ( 240m Np) til 2,2⋅10 6 år [12] .

For isotoper af americium kendes i øjeblikket 16 nuklider med massetal fra 232 til 248 [15] . De vigtigste af disse er 241 Am og 243 Am, som begge er alfa-emittere; har blød, men intens γ-stråling; begge kan opnås i isotopisk ren form. Americiums kemiske egenskaber blev hovedsageligt undersøgt på 241 Am, men senere blev vægtmængder på 243 Am tilgængelige, hvilket er mere bekvemt for kemiske undersøgelser, da det er næsten 20 gange mindre aktivt end americium-241. Ulempen ved 243 Am isotopen er tilstedeværelsen af ​​en kortvarig datterisotop af neptunium-239, som skal tages i betragtning ved bestemmelse af γ-aktivitet [4] .

I øjeblikket kendes 19 curiumisotoper [15] . De mest tilgængelige af dem - 242 Cm, 244 Cm er α-emittere , men har meget kortere halveringstid end americium-isotopers. Disse isotoper har næsten ingen γ-stråling , men spontan fission og den tilhørende emission af neutroner er mærkbar . Længerelivede curiumisotoper ( 245-248 Cm, alle α-emittere) dannes som en blanding, når plutonium eller americium bestråles med neutroner. Curium-246 dominerer i denne blanding med ikke særlig lang bestråling, og derefter begynder curium-248 at akkumulere. Begge disse isotoper, især 248 Cm, har lange halveringstider og er meget mere bekvemme til kemisk forskning end 242 Cm og 244 Cm; dog har de også en ret høj grad af spontan fission. Den mest levende isotop af curium, 247 Cm, dannes ikke i store mængder på grund af stærk fission af termiske neutroner.

Berkelium har 14 kendte isotoper med massetal 238-252 [15] . Den eneste tilgængelig i store mængder, 249 Bk, har en relativt kort halveringstid (330 dage) og udsender hovedsageligt bløde β-partikler , som er ubelejlige at registrere. Det har også en svag alfa-emission (1,45⋅10 −3  % i forhold til β-emission), som nogle gange bruges til at bestemme denne isotop. En langlivet isotop af berkelium-247 med en halveringstid på 1380 år vides at have alfastråling, men den er endnu ikke opnået i vægtmængder. Dannelsen af ​​en isotop under neutronbestråling af plutonium sker ikke på grund af β-stabiliteten af ​​curiumisotoper med et massetal mindre end 248 [4] .

Isotoper af californium med massetal 237-256 dannes i en atomreaktor [15] ligesom andre. Californium-253 isotopen er en β-emitter, og alle andre er α-emittere. Derudover er isotoper med lige massetal ( 250 Cf, 252 Cf og 254 Cf) karakteriseret ved en høj hastighed af spontan fission, især californium-254 isotopen, hvor 99,7% af henfaldene sker ved spontan fission. Det er værd at bemærke californium-249 isotopen, som har en ret lang halveringstid (352 år) og svag spontan fission. Denne isotop har også en stærk γ-stråling, som i høj grad kan lette dens identifikation. 249Cf- isotopen produceres ikke i store mængder i en atomreaktor på grund af det langsomme β-henfald af moder-249Bk-isotopen og det store interaktionstværsnit med neutroner; den kan dog akkumuleres i isotopisk ren form som et produkt af β -henfald af tidligere isolerede 249Bk . Californium udskilt fra plutonium bestrålet i reaktoren indeholder hovedsageligt 250 Cf og 252 Cf isotoper ( 252 Cf dominerer ved en høj integreret neutronflux ), og arbejdet med det er vanskeligt på grund af kraftig neutronstråling [4] .

Karakteristika for nogle ligevægtspar af TPE-isotoper [4]
moderisotop T½ _ Datter isotop T½ _ WURR
243 om morgenen 7370 år 239Np _ 2,35 dage 47,3 dage
245 cm _ 8265 år 241 Pu 14 år 129 år gammel
247 cm _ 1,64⋅10 7 år 243 Pu 4,95 timer 7,2 dage
254 Es 270 dage 250 Bk 3,2 timer 35,2 timer
255 Es 39,8 dage 255 fm 22 timer 5 dage
257 fm 79 dage 253 jfr 17,6 dage 49 dage

Der er 16 kendte isotoper af einsteinium-isotoper med massetal fra 241 til 257 [15] . Den mest tilgængelige af dens isotoper er 253 Es, en α-emitter med en halveringstid på 20,47 dage, som har en relativt svag γ-stråling og en lav hastighed af spontan fission sammenlignet med californiske isotoper. Ved længere eksponering dannes også langlivede 254 Es (T ½ = 275,5 dage) i reaktoren [4] .

Af fermiums isotoper kendes 19 nuklider med massetal fra 242-260. Isotoper 254 Fm, 255 Fm, 256 Fm er α-emittere med korte halveringstider (timer) og kan derfor ikke isoleres i vægtmængder. Men med en længere og kraftigere bestråling kan man tilsyneladende forvente en ophobning af mærkbare mængder af den langlivede isotop fermium-257 (T ½ = 100 dage). Alle fermium-isotoper, inklusive 257 Fm, er karakteriseret ved meget høje rater af spontan fission [4] [19] .

For mendelevium kendes 15 nuklider med massetal fra 245 til 260 [15] . Alle undersøgelser af mendelevium-isotopers egenskaber blev udført med 256 Md, som hovedsageligt henfalder ved elektronindfangning (α-stråling ≈ 10%) med en halveringstid på 77 minutter. Den kendte langlivede isotop 258 Md (T ½ = 53 dage), er også en alfa-emitter. Begge disse isotoper er afledt af isotoper af einsteinium ( henholdsvis 253 Es og 255 Es), så evnen til at opnå mendelevium-isotoper er begrænset af mængden af ​​einsteinium tilgængelig .

Langlivede isotoper af nobelium har korte halveringstider; analogt har alle efterfølgende grundstoffer efter actinider stadig kortere (nogle steder) halveringstid. For dette grundstof er 11 af dets nuklider kendt med massetal fra 250 til 260 og 262. Undersøgelsen af ​​de kemiske egenskaber af nobelium og lawrencium blev udført med isotoperne 255 No (T ½ \u003d 3 min.) og 256 Lr (T ½ \u003d 35 sek.). Den længstlevende 259 No (T ½ ≈ 1,5 time) blev syntetiseret i 1970 i Oak Ridge , USA.

Udbredelse i naturen

Thorium og uran har den højeste overflod blandt aktiniderne; deres atomare clarks er henholdsvis 3⋅10 −4  % og 2⋅10 −5  %. I jordskorpen findes uran i form af mineralformen uraninit  - U 3 O 8 (harpiksmalm, uranbeg), samt carnotit  - KUO 2 VO 4 3H 2 O , otenit  - Ca (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 nH 2 O osv. De sidste to mineraler er gule. Uran findes også i næsten alle mineralske former for sjældne jordarters mineraler ( fergusonit , samarskite , euxenit osv.).

Uran forekommer i naturen i form af isotoper 238U (99,2739%), 235U ( 0,7204 %) og 234U ( 0,0057 %). Af disse har 238 U den længste halveringstid (T ½ = 4,51⋅10 9 år).

Førende lande inden for uranudvinding [20] :

Uran er et af de sjældne og spredte grundstoffer. Indholdet af uran i jordskorpen er cirka 2⋅10 −4  %. De samlede reserver af uran er i millioner af tons. Af mineralske former for uran kendes omkring 200 mineraler, de fleste af dem tilhører oxider af variabel sammensætning (se ovenfor: carnotit, otenit) [21] .

De mineraler, der er rigest på thorium er thorianit (ThO 2 ), thorit (ThSiO 4 ), monazit , sheralit (( Th , Ca , Ce )(PO 4 ,SiO 4 )), torohumit (Th(SiO 4 ) 1−x (OH ) ) 4x ). Thorium , såvel som uran, er ledsaget af mineralske former af næsten alle sjældne jordarters grundstoffer. Rige forekomster af monazitsand findes i Indien, Brasilien, Australien, Afrika, Canada, USA og Ceylon.

Fordelingen af ​​aktinium i jordskorpen er meget lille (atomar clarke 5⋅10−15 %  ). Det anslås, at den samlede fordeling af aktinium i jordskorpen er 2600 tons, mens for eksempel indholdet af radium er 40 millioner tons [17] . Actinium findes i sådanne naturlige materialer som sulfid, silikat, oxygenholdige mineraler; i naturligt vand - i endnu mindre mængder sammenlignet med uranmalme. Indholdet af aktinium i de fleste naturlige genstande svarer til den isotopiske ligevægt af moderisotoperne 235 U. Mineraler som molybdenit , chalcopyrit , cassiterit , kvarts , pyrolusit etc. har et øget indhold af dette grundstof Actinium er karakteriseret ved lav migrationsevne og bevægelse, det vil sige, at fordelingen af ​​aktinium er mindre sammenlignet med uran [6] .

Mere almindeligt er protactinium , hvis atomare clarke er 10-12  %. Protactinium blev fundet i uranmalm i 1913 af K. Fayans og O. Göring [5] . Det samlede indhold af protactinium i jordskorpen (lithosfæren) i overensstemmelse med indholdet af uran (isotoper af protactinium dannes under henfaldet af 235 U) er 4,4⋅10 7 t. Indholdet i bjergarter af vulkansk oprindelse er 0,8⋅10 −6 g/t, og i jernmeteoritter 0,02⋅10 −6 g/t [17] .

Halveringstiden for den længstlevende isotop 237Np er ubetydelig sammenlignet med jordens alder, så neptunium findes praktisk talt ikke i naturlige mineraler . På Jorden kan dens nuklider praktisk talt kun dannes ved hjælp af nukleare reaktioner . Neptunium findes i mineraler som et mellemliggende henfaldsprodukt af andre isotoper [12] .

Indhold af plutonium i uran- og thoriummalme [22]
Malm Beliggenhed Uranindhold
, %
239 Pu/malm -forhold (efter vægt)		 Forhold
239 Pu/U (⋅10 12 )
uranit Canada 13.5 9,1⋅10 −12 7.1
uranit Belgisk Congo 38 4,8⋅10 −12 12
uranit Colorado halvtreds 3,8⋅10 −12 7.7
Uranitkoncentrat Belgisk Congo 45,3 7⋅10 −12 femten
Monazit Brasilien 0,24 2,1⋅10 −14 8.3
Monazit North Carolina 1,64 5,9⋅10 −14 3.6
Fergusonit — 0,25 <1⋅10 −14 <4
Carnotite — ti <4⋅10 −14 <0,4

Tilstedeværelsen af ​​små mængder plutonium i mineralske former for uran blev først fastslået i 1942. Den øvre grænse for overflod på Jorden af ​​244 Pu, den længstlevende plutoniumisotop, er 3⋅10 -22 g/g. Det er kendt, at begblende og carnotit , der findes i Canada og i staten Colorado, indeholder en lille mængde α-emitterende plutoniumisotop 239 Pu. Indholdet af plutonium i en række uranmalme blev bestemt, efterfulgt af adskillelse af plutonium fra affaldsprodukter fra 239 Pu produktion. I ingen af ​​disse mineralske former (se tabel) er en anden plutoniumisotop end plutonium-239 blevet isoleret . Der blev ikke fundet plutonium i månens jordprøver [22] .

Imidlertid er isolering af naturligt plutonium selv fra de uranmalme, der er mest beriget med dette grundstof, upraktisk og kan ikke erstatte den kunstige produktion af dette grundstof. Dette indikeres af, at det til udskillelse af mikrogrammængder plutonium vil være nødvendigt at behandle 100 tons plutoniummalmkoncentrat for hvert mikrogram plutonium, der separeres [22] .

Henter

I de fleste tilfælde, for at opnå et rent stof af grundstoffer, anvendes nedbrydning af den kemiske forbindelse af dette grundstof, normalt ved at reagere dets oxid, fluorid osv. med brint . Denne metode er dog ikke anvendelig til actinider, da de er meget sjældne i naturen, og derfor bruges mere komplekse metoder til at oprense forbindelser og derefter opnå elementer fra denne gruppe.

Oftest bruges fluorider til at isolere rene actinidforbindelser , da de er dårligt opløselige i vand og lettere kan fjernes ved en udvekslingsreaktion . Actinidfluorider reduceres med calcium , magnesium eller barium , da de er forholdsvis mere aktive end den tredje og efterfølgende undergrupper. For eksempel udvindes metallisk americium ved påvirkning af bariumdamp på trifluorid [5] :

Andre udvindes på samme måde. Plutonium isoleres fra dets tetrafluorid (PuF 4 ) ved at reducere det:

Uranmetal udvindes også fra tetrafluorid (UF 4 ), men magnesium bruges som reduktionsmiddel :

Blandt actiniderne er thorium og uran de lettest at udvinde. Thorium udvindes overvejende fra monazit . I dette tilfælde behandles thoriumdiphosphat (Th(PO 4 ) 2 ) med urenheder af sjældne jordarters grundstoffer , som udfældes ved en forhøjet pH af sulfatopløsningen, med salpetersyre , og thoriumnitrat ekstraheres med tributylphosphat . Thorium er endnu bedre adskilt fra REE fra sure opløsninger i nærvær af rhodanidioner .

Ved behandling af monazit ved nedbrydning af en 45% natriumhydroxidopløsning (ved 140 ° C), ekstraheres først blandede metalhydroxider, som derefter filtreres (ved 80 ° C), vaskes med vand og opløses i koncentreret saltsyre . Derefter neutraliseres den sure opløsning med hydroxider til pH=5,8. I dette tilfælde udfældes thoriumhydroxid (Th(OH) 4 ) med urenheder af hydroxider af sjældne jordarters grundstoffer (3%), hvoraf hovedparten forbliver i opløsning [5] .

Thoriumhydroxid opløses i en uorganisk syre og renses igen fra sjældne jordarters grundstoffer. Metoden til opløsning af thoriumhydroxid i salpetersyre anses for at være mere effektiv, fordi den ekstraherede opløsning kan renses ved ekstraktion med organiske opløsningsmidler:

Men thoriumkoncentrat opløses ikke helt i salpetersyre. Det opløses bedre i hydrogenchlorid og danner thoriumchlorid og vand.

Det er muligt at adskille thorium fra sjældne jordarters grundstoffer (når deres koncentration er lav) ved udfældning af thoriumoxalat fra sure opløsninger. Men den mest lovende metode er ekstraktion af thoriumsalte med organiske opløsningsmidler, der ikke blandes med vand [5] .

Thoriummetal adskilles fra vandfrit oxid, chlorid eller fluorid med calcium i en inert atmosfære :

.

Nogle gange udvindes thorium ved elektrolyse af opvarmet fluorid i en blanding af natrium- og kaliumchlorider. Elektrolyse udføres ved 700-800 °C i en grafitdigel . Meget rent thorium udvindes ved nedbrydning af dets iodid ved hjælp af Van Arkel og de Boer metoden .

Uran udvindes fra sine malme på en række forskellige måder. Først sættes malmen i brand, derefter behandles den med syrer, så uranet går i opløst tilstand. Ved anvendelse af svovlsyre , som kun opløser forbindelser af hexavalent uran, skal der også tilsættes oxider (MnO 2 , jernsalte osv.) for at omdanne tetravalent uran til hexavalent. På næste trin adskilles uran fra urenheder. For at gøre dette filtreres opløsningen, og nogle gange ekstraheres uransalte direkte fra pulpen med organiske opløsningsmidler ( diethylether , tributylphosphat ). Fra en nitratopløsning er det bedst at udvinde uran i en petroleumsopløsning af TBP . I dette tilfælde går komplekset - UO 2 (NCS) 2 ·2TBF [5] over i den organiske fase .

Når opløsningen, som består af uransalte, filtreres fra det uopløselige bundfald, kan uranet isoleres ved udfældning med hydroxider (som (NH 4 ) 2 U 2 O 7 ) eller hydrogenperoxid (som UO 4 2H 2 O).

Hvis der er en blanding af mineraler som dolomit , magnesit osv. i uranmalm, og de neutraliserer en stor mængde syre, når syre virker på uranmalm ( neutraliseringsreaktion ), er det mere hensigtsmæssigt at anvende karbonatmetoden til nedbrydning af uranmalm. Hovedreagenset til dette er en vandig opløsning af sodavand , som omdanner uran til en opløselig kompleks forbindelse  - [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− . Denne forbindelse er stabil i vandige opløsninger ved lave koncentrationer af hydroxidioner . Anvendelsen af ​​natriumcarbonat er fordelagtig, fordi når det bruges, bortset fra uran, forbliver stort set alle andre metaller som bundfald. Fordelen ved karbonatmetoden til nedbrydning af uranmalm i forhold til syremetoden er fraværet af ætsende egenskaber ved arbejdsopløsninger. Ulempen ved denne metode er, at tetravalente uranforbindelser ikke opløses i nærværelse af natriumcarbonat . For fuldstændig rensning af uran behandles malmen derfor med soda, når den opvarmes og en engangsforsyning af ilt under tryk :

.

Det kan ses ud fra denne ligning, at det bedste opløsningsmiddel for uran ved carbonatbehandling er en blanding af carbonat med dets bicarbonat. Når en gennemsnitlig carbonat tages, på grund af opløsningens høje pH , kan noget af uranet udfældes som diuranat. Diuranat isoleres fra carbonatopløsninger ved at reducere det med hydrogen i nærvær af nikkel . Dette resulterer i uopløseligt urantetracarbonat [5] .

En anden lovende metode er brugen af ​​højpolymerharpikser som polyelektrolytter . I harpikser finder ionbytning sted , hvilket resulterer i frigivelse af uran. Ved hjælp af denne metode kan uran isoleres fra både sure og basiske (carbonat) opløsninger. Da uran sammenlignet med andre transuranmetaller lettere danner anioniske komplekser, for eksempel [UO 2 (SO 4 ) 2 ] 2− , [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− , er det bedre at bruge anionbyttere med kvaternære ammoniumgrupper R 4 N + A − .

Uran vaskes ud af anionbytteren med en opløsning af ammoniumnitrat eller salpetersyre .

Efter adskillelse isoleres uran i form af uranylnitrat - UO 2 (NO 3 ) 2 6H 2 O. Fra det, når det opvarmes, opnås uran (VI) oxid, som, når det reduceres med brint, bliver til dioxid:

Under påvirkning af hydrogenfluorid på urandioxid udvindes urantetrafluorid , som derefter kan reduceres med magnesium til metallisk uran:

For at isolere plutonium fra fissionsprodukter af radioaktive materialer opløses neutronbestrålet uran i salpetersyre. Et reduktionsmiddel ( FeSO 4 eller H 2 O 2 ) tilsættes til den resulterende opløsning , som omdanner plutonium fra oxidationstilstanden +6 til +4, og uran forbliver i form af uranylnitrat (UO 2 (NO 3 ) 2 ). Efter behandling med et reduktionsmiddel neutraliseres opløsningen med ammoniumcarbonat til pH=8. I dette tilfælde udfælder Pu 4+ [5] .

Du kan også bruge en anden metode. Efter reduktion af nitratopløsningen med gasformigt svovl tilsættes flussyre, og lanthanioner udfældes , og hermed udfældes plutonium- og neptuniumfluorider (M 4+ ). Efter filtrering og vask behandles fluoridpræcipitatet med kaliumbromat for at oxidere neptunium til , som går i opløsning. Ydermere omdannes plutonium til Pu 6+ ved hjælp af stærkere oxidationsmidler og adskilles derved fra lanthaniderne .

Til adskillelse af plutonium og andre actinider, begyndende med uran, bruges ofte ekstraktion med tributylphosphat. Først ekstraheres Pu 4+ og U 6+ nitrater , hvorefter ekstraktionsmidlet bringes i kontakt med hydrazin og det reducerede plutonium vaskes ud [5] .

Præparater, der indeholder actinium, er forurenet med sjældne jordarter. Vanskeligheden ved at rense actinium forstærkes af lighederne mellem actinium og lanthan, hvilket gør det vanskeligt at adskille actinium. Aktinium kan opnås på flere måder - ved nukleare reaktioner eller ved adskillelse, udfældning eller ionbytningsmetoder. I det første tilfælde anvendes en nuklear reaktion, der involverer radiumisotoper . I det andet tilfælde anvendes kemiske metoder til opnåelse af actinium - ionbytterreaktioner, rensning fra urenheder ved hjælp af reaktioner. Ud over de ovenfor beskrevne metoder til at adskille actinium fra urenheder, er der kromatografimetoder, ekstraktionsmetoder, elektrokemi og andre metoder, der også er anvendelige på andre actinider [6] .

Egenskaber

Aktinider ligner lanthanider i egenskaber, men der er forskelle mellem dem. Forskellen mellem de to grupper forklares ved, at i aktinider afbrydes fyldningen af ​​de ydre elektronskaller  - den sjette (gruppe 6d) og den syvende (efter fremkomsten af ​​7s 2 elektrongruppen ), og under overgangen fra hvert foregående aktinid til det næste forekommer (hovedsageligt og med udgangspunkt i curium - udelukkende) fyldning af f-elektroner i den femte elektronskal. I aktinider, analogt med lanthanider, fyldes f-laget i den fjerde elektronskal [23] .

Det første eksperimentelle bevis på fyldningen af ​​den femte f-elektronskal i området med tunge grundstoffer tæt på uran blev opnået af E. Macmillan og F. Abelson i 1940 [23] .

Radius af actinid- ioner falder ligesom lanthanidioner monotont med en stigning i grundstoffernes ordenstal. Aktinidioner er paramagnetiske , og værdien af ​​gram-ion magnetiske evner for begge typer kationer ændres lige meget afhængigt af antallet af f-elektroner [5] .

Omtrentlige (omtrentlige) farver af actinidioner i vandig opløsning [25]
Oxidationstilstand 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
+3 AC 3+ Th3 + Pa 3+ U 3+ Np 3+ Pu3 + Er 3+ cm 3+ Bk 3+ jf . 3+ Es 3+
+4 Th4 + Pa 4+ U 4+ Np 4+ Pu4 + Er 4+ cm 4+ Bk4 + CF4 +
+5 PaO2 + _ UO 2+ _ Npo2 + _ PuO2 + _ AmO2 + _
+6 UO 2 2+ NpO22 + _ PuO22 + _ AmO22 + _
+7 NPO 2 3+ PuO23 + _ [AmO 6 ] 5−

Fysiske egenskaber

Fra et fysisk synspunkt er aktinider typiske metaller . Alle af dem er bløde, har en sølvfarvet farve, en ret høj tæthed og plasticitet. Nogle af disse metaller kan skæres med en kniv. Thorium svarer i hårdhed til blødt stål . Plader kan rulles ud af opvarmet ren thorium, tråd kan trækkes. Thorium er næsten halvdelen af ​​vægten af ​​uran og plutonium, men er sværere end begge. Alle aktinider er radioaktive til en vis grad . Af disse findes kun thorium og uran i naturen i nævneværdige mængder.

Fysiske egenskaber af nogle actinider [5] [22] [26]
metal navn Massefylde, g/cm³,
ved 25 °C		 Smeltepunkt, °С Farve Neutronfangst tværsnit
, stald		 Radius af et atom, Å
Actinium ti 1050 Sølv hvid — 1,88
Thorium 11.7 1750 Sølv hvid 7,57 1.798
Protactinium 15.4 1572 Sølv hvid — 1,774
Uranus 19.1 1135 Sølv hvid 7,68 (naturlig blanding) 1,762
Neptunium 20.2 644 Sølv — 1.759
Plutonium 19.7 640 Sølv hvid — 1,58 [27]
Americium 12 1176 Sølv — 1,82
Curium 13,51 1345 Sølv — 1,74
Berkelium [28] 13.25 986 Sølv hvid — 1,70
Californium 15.1 900 Sølv hvid — —
Einsteinium — 860 Sølv — —
Fermi — 1527 — — —
Mendelevium — 827 — — —
Nobelium — 827 — — —
Laurence — 1627 — — —

Alle actinider, undtagen actinium, er karakteriseret ved polymorfi .

Plutonium har syv polymorfer, mens uran, neptunium og californium har tre. Krystalstrukturerne af protactinium, uran, neptunium og plutonium har ingen analoger blandt lanthaniderne i deres kompleksitet og ligner mere strukturerne af 3d-overgangsmetaller. Lette aktinider ved smeltepunktet har et kropscentreret gitter, og starter fra plutonium-ansigtscentreret [21] .

Smeltetemperaturen af ​​actinider ændres ikke-lineært med en stigning i antallet af f-elektroner. Med en stigning i antallet af disse elektroner falder smeltetemperaturen først (fra protactinium til plutonium) og stiger derefter (fra americium til curium). Det unikke lave smeltepunkt for neptunium og plutonium forklares ved hybridiseringen af ​​5f og 6d orbitaler og dannelsen af ​​retningsbestemte bindinger i disse metaller. Fra curium til einsteinium falder smeltepunktet igen og stiger derefter til et maksimum ved fermium. En lignende smeltetemperaturkurve gentager sig fra fermium til lawrencium [21] .

Aktinider fra americium til einsteinium ved enhver temperatur under smeltepunktet er karakteriseret ved ansigtscentrerede kubiske og sekskantede tætte pakninger. For transuranelementer øges ligheden med metalliske lanthanider - ved stuetemperatur er krystalstrukturerne af actinider fra americium til californium og lette lanthanider ens.

Sammenlignende karakteristika af radierne af lanthanid- og actinidioner [5]
Lanthanider Radius af Ln 3+ ioner , Å Aktinider M3 + ionradier , Å Ionradius M 4+ ,​Å
Lanthanum 1,061 Actinium 1.11 —
Cerium 1.034 Thorium 1.08 0,99
Praseodym 1,013 Protactinium 1,05 0,93
neodym 0,995 Uranus 1.03 0,93
Promethium 0,979 Neptunium 1.01 0,92
Samarium 0,964 Plutonium 1.00 0,90
Europium 0,950 Americium 0,99 0,89
Gadolinium 0,938 Curium 0,98 0,88
Terbium 0,923 Berkelium — —
Dysprosium 0,908 Californium — —
Holmium 0,894 Einsteinium — —
Erbium 0,881 Fermi — —
Thulium 0,869 Mendelevium — —
Ytterbium 0,858 Nobelium — —
Lutetium 0,848 Laurence — —

Kemiske egenskaber

Alle actinider er reaktive metaller.

Ligesom lanthanider er 5f-elementer meget reaktive over for oxygen, halogener, nitrogen og svovl. Således oxideres thorium, uran og neptunium langsomt i luften allerede ved stuetemperatur. Rent plutonium tilbage i luften er pyroforisk .

Forskellen mellem de kemiske egenskaber af actinider og lanthanider kommer til udtryk ved, at actinider reagerer lettere og har forskellige valenstilstande. Dette forklares af den mindre størrelse af 5f orbitaler sammenlignet med 4f orbitaler, deres screening af eksterne elektroner og derfor evnen til lettere at udvide sig ud over 6s og 6p orbitaler. Aktinider er tilbøjelige til hybridisering . Dette er især karakteristisk for de grundstoffer, hvis atomer har et lille antal 5f-elektroner. Dette forklares ved, at energierne på 5f, 7s og 6d underniveauerne er meget tætte [5] .

De fleste af grundstofferne i denne gruppe kan have forskellige oxidationstilstande , og følgende oxidationstilstande forekommer i de mest stabile forbindelser [5] :

Med hensyn til kemiske egenskaber ligner actinium lanthan, hvilket først og fremmest forklares med deres lignende ioniske radier. Ligesom lanthan har actinium kun en oxidationstilstand på +3. Aktinium udviser i modsætning til lanthan en svagere reaktivitet og mere udtalte grundlæggende egenskaber. Blandt de andre treladede ioner er Ac 3+ kendetegnet ved tilstedeværelsen af ​​de svageste sure egenskaber, det vil sige, at actinium i vandige opløsninger kun hydrolyseres i ringe grad [6] [21] .

Thorium er karakteriseret ved høj kemisk aktivitet. For thorium såvel som for elementerne i den fjerde gruppe er oxidationstilstanden +4. På grund af fraværet af elektroner i 6d- og 5f-orbitalerne er tetravalente thoriumforbindelser farveløse. I opløsninger af thoriumsalte ved pH < 3 dominerer [Th(H 2 O) 8 ] 4+ kationer . Th 4+ ionen har en usædvanlig stor radius; afhængigt af koordinationsnummeret kan det tage værdier fra 0,95 til 1,14 Å. Det er med dette karakteristiske træk, at thoriumsaltets lave evne til at hydrolysere er forbundet. Et karakteristisk træk ved thoriumsalte er deres høje opløselighed ikke kun i vand , men også i polære organiske opløsningsmidler [21] .

Protactinium har to valenstilstande , 5 og 4. I modsætning til den stabile pentavalente tilstand oxideres tetravalent protactinium i opløsninger ekstremt let til Pa 5+ af atmosfærisk oxygen. I denne henseende opnås tetravalent protactinium i opløsninger ved indvirkning af stærke reduktionsmidler i en hydrogenatmosfære. Ifølge dets kemiske egenskaber er tetravalent protactinium en tæt analog af U IV og thorium. Det er kendt, at Pa IV danner mange krystallinske forbindelser, der er isostrukturelle med U IV og thoriumforbindelser. Fluorider, fosfater, hypofosfater, iodater og Pa IV -phenylarsonater er uopløselige i vand og i tilstrækkeligt fortyndede syrer . Protactinium danner opløselige carbonater. Med hensyn til hydrolytiske egenskaber er pentavalent protactinium tæt på TaV og NbV . Kompleksiteten af ​​den kemiske adfærd af protactinium er en konsekvens af forekomsten af ​​5f-baner i atomerne af dette grundstof [17] .

Uran , som mange d-elementer, er karakteriseret ved tilstedeværelsen af ​​flere oxidationstilstande, især uran antager valensværdier fra 3 til 6, den mest stabile oxidationstilstand er +6. I den hexavalente tilstand er uran en komplet elektronisk analog af grundstofferne i den sjette gruppe, selvom en betydelig forskel i radierne af U 6+ og W 6+ ionerne gør ligheden mellem dem kun formel (de har dog den samme sammensætninger af højere oxider og nogle oxoanioner , for eksempel ). En række ikke-støkiometriske forbindelser er til stede i uran IV og uran VI forbindelser , dvs. oxider med variabel sammensætning. For eksempel er den kemiske formel for dens dioxid - UO 2  - mere korrekt skrevet UO 2 + x , hvor x har værdier fra -0,4 til +0,32. Uran VI -forbindelser er ikke stærke oxidationsmidler . Uran IV -forbindelser udviser reducerende egenskaber, for eksempel oxideres de let af ilt fra luften. Uran III -forbindelser er meget stærke reduktionsmidler. Uran er tilbøjelig til at danne organometalliske forbindelser . Denne egenskab forklares ved tilstedeværelsen af ​​d-orbitalen [21] .

For neptunium er valenserne 3, 4, 5, 6 og 7 mulige. I løsninger kan det være samtidigt i flere af dem. Dette forklares ved disproportioneringen af ​​pentavalent neptunium i stærkt sure opløsninger på grund af tætheden af ​​redoxpotentialerne af neptunium ionpar. De mest stabile i opløsninger er NpV- ioner . I faste forbindelser er neptunium stabil og udviser en valens på 4. Np III og Np IV ioner eksisterer ligesom andre actinider i vand som hydratiserede kationer af de ovennævnte neptuniumioner. Np III hydrolyseres i et svagt alkalisk medium. Metallisk neptunium er meget reaktivt. Ionerne af dette grundstof er meget tilbøjelige til dannelsen af ​​koordinationsforbindelser og hydrolyse [12] .

For plutonium såvel som for neptunium er valenser fra 3 til 7 mulige. Plutoniums kemiske adfærd er ens for uran og neptunium. Kemisk er plutonium et meget aktivt grundstof. I luften oxiderer det og danner en film af PuO ved 50 °C. Plutonium reagerer mærkbart med brint selv ved 25-50°C. Metallisk plutonium interagerer ret aktivt med halogener og hydrogenhalogenider. Dette grundstof har et stærkt potentiale til at danne intermetalliske forbindelser . Hydrolysereaktionerne af plutoniumioner i forskellige oxidationstilstande er ret forskellige. For Pu IV , afhængigt af betingelserne, er polymerisationsreaktioner typiske [29] [30] .

Americium er den mest forskelligartede , hvor tilstedeværelsen af ​​oxidationstilstande fra +2 til +6 er blevet pålideligt fastslået. Divalent americium blev kun opnået i tørre forbindelser og i ikke-vandige opløsninger ( acetonitril ). Oxidationstilstandene +3, +5 og +6 er karakteristiske for vandige opløsninger af americium, selvom et stort antal faste forbindelser svarende til dem er kendte. Quadrivalent americium danner stabile faste forbindelser (dioxid, fluorid, americiumhydroxid), i vandig opløsning findes det i form af forskellige komplekse forbindelser . Det blev rapporteret, at americium i en alkalisk opløsning kan oxideres til en heptavalent tilstand, men disse data viste sig at være forkerte. Den mest stabile valens af americium i vandig opløsning er +3, i faste forbindelser +3 og +4 [4] .

Valensen +3 er dominerende for alle efterfølgende elementer op til lawrencium (med mulig undtagelse af nobelium). Curium findes i tetravalent tilstand i faste forbindelser (fluorid, curiumdioxid) og i vandig opløsning - kun i form af en ustabil fluoridkompleksforbindelse . Oxidation af curium i vandig opløsning til den hexavalente tilstand er blevet rapporteret, men andre efterforskere har ikke været i stand til at gengive dette resultat.

Berkelium, sammen med en +3 valens, udviser også en +4 valens, mere stabil end curiums; det svarer til en række faste forbindelser (fluorid, berkeliumdioxid), og i en vandig opløsning er stabiliteten af ​​Bk 4+ -ionen tæt på Ce 4+ -ionens . For californium, einsteinium og fermium er den eneste gyldige valens +3. Tilstedeværelsen af ​​en divalent tilstand i mendelevium og nobelium er blevet bevist, og i nobelium er den mere stabil end den trivalente tilstand. Valenserne af de to sidste transplutonium-elementer, lawrencium og rutherfordium, er meget ringe; det er kendt, at lawrencium, både i opløsning og i tørre forbindelser, kun udviser en +3 valens; og rutherfordium i form af chlorid opfører sig som hafnium , det vil sige tilsyneladende tetravalent [4] .

På grund af det faktum, at thorium, protactinium og uran har høje stabile oxidationstilstande, placeres de nogle gange som elementer i de sekundære undergrupper af den fjerde, femte og sjette gruppe. Hvis en sådan tendens virkelig eksisterede, skulle transuranelementerne være i den ottende og syvende gruppe, og de skulle lettere have en højere valens end uran . Men dette observeres ikke, for fra uran til americium falder evnen til at skabe forbindelser med en valens på +6. Dette kan verificeres ved at nedsætte redoxpotentialerne opnået under standardbetingelser [5] :

Dette fører til den konklusion, at M 4+ -ionens reducerende evne øges fra americium til uran.

Ligesom lanthaniderne kombinerer alle actinidmetaller let med oxygen , halogener og chalcogener , kulstof , brint og svovl. For americium blev det fundet, at det er muligt at opnå et hydrid af dette stof - AmH 3 . Thorium, protactinium og uran kombineres også med brint ved 250°C. Lav hydrider og andre aktinider. Hydrider med den generelle formel MH 3 ligner salte i deres egenskaber. Alle tilslutninger er sorte [5] .

Når de reagerer med kulstof, danner aktinider overvejende carbider med den generelle formel MC, MC 2 og uran U 2 C 3 . Med svovl producerer de sulfider med den generelle formel M 2 S 3 og MS 2 [5] .

Forbindelser

Oxider og hydroxider

Adskillige oxider er kendt for nogle actinider : M 2 O 3 , MO 2 , M 2 O 5 og MO 3 . For alle metaller er oxiderne M  2 O 3 , MO 2 og M 2 O 5 basiske , og MO 3  er amfotere [5] . Oxiders hovedegenskaber er mere udtalte. De kombineres let med vand for at danne baser :

.

Disse baser er dårligt opløselige i vand og er i deres aktivitet tæt på hydroxiderne af sjældne jordarters metaller. Den stærkeste af disse baser er actiniumhydroxid . Actinium interagerer relativt let med vand og fortrænger brint . Alle forbindelser af actinium, bortset fra dets sorte sulfid (Ac 2 S 3 ), er hvide i farven [5] .

Oxider af tetravalente actinider krystalliserer til en kubisk syngoni , en krystalstruktur af fluorittypen ( calciumfluorid ).

Dioxider af nogle actinider [31]
Forbindelsesnavn Thoriumdioxid Protactiniumdioxid Urandioxid Neptuniumdioxid plutoniumdioxid Americiumdioxid Curiumdioxid Berkeliumdioxid Californisk dioxid
CAS nummer 1314-20-1 12036-03-2 1344-57-6 12035-79-9 12059-95-9 12005-67-3 12016-67-0 12010-84-3 12015-10-0
PubChem 14808 10916
Kemisk formel THO 2 PaO 2 UO 2 Npo2 _ PuO 2 AmO 2 CmO2 _ BkO 2 CfO 2
Molar masse 264,04 g mol -1 263,035 g mol -1 270,03 g mol -1 269,047 g mol -1 276,063 g mol -1 275,06 g mol -1 270-284 g mol −1 279,069 g mol -1 283,078 g mol -1
Smeltetemperatur 3390°C 2878°C 2600°C 2400°C 2050°C
Kogetemperatur 4400°C 2800°C
Struktur
An 4+ : __ / O 2− : __
rumgruppe
koordinationsnummer An [8], O[4]
An  - aktinid(er)

Thorium, i kombination med oxygen , danner kun dioxid. Det kan opnås ved at brænde metallisk thorium i oxygen ved en temperatur på 1000 ° C eller ved at opvarme nogle af dets salte:

Thoriumdioxid er et ildfast stof (smeltepunkt 3220 °C), meget modstandsdygtigt over for varme. På grund af denne egenskab bruges thoriumdioxid undertiden til fremstilling af ildfaste materialer. Tilsætning af 0,8-1 % ThO 2 til ren wolfram stabiliserer dens struktur; derfor har hårene på elektriske lamper den bedste modstandsdygtighed over for vibrationer [5] .

Thoriumdioxid er hovedoxidet, men det kan ikke opnås direkte fra metallets reaktion med vand. For at opløse ThO 2 i syrer opvarmes det først til en temperatur på 500-600 °C. Stærkere opvarmning (over 600 °C) bidrager til dannelsen af ​​en ThO2- struktur , der er meget modstandsdygtig over for syrer og andre reagenser . En lille tilsætning af fluoridioner katalyserer opløsningen af ​​thorium og dets dioxid i syrer .

To oxider blev opnået fra protactinium: PaO 2 (sort) og Pa 2 O 5 (hvid). Den første af dem er isomorf med ThO 2 . Det er nemmere at få Pa 2 O 5 . Begge protactiniumoxider er basiske. For pentavalent protactinium kan Pa(OH) 5 opnås  , en svag, dårligt opløselig base [5] .

Ved nedbrydning af nogle uransalte kan der opnås orange eller gul UO 3 . Dette oxid er amfotert; det opnås direkte ved interaktion med vand og danner flere hydroxider, hvoraf UO 2 (OH) 2 er den mest stabile .

Når uran(VI)oxid reagerer med brint , opnås urandioxid, som i sine egenskaber ligner ThO 2 . Dette oxid er også basisk. Det svarer til urantetrahydroxid (U(OH) 4 ) [5] .

Plutonium , neptunium og americium danner oxider af to typer: M 2 O 3 og MO 2 , som har grundlæggende egenskaber. For curium blev hvid Cm 2 O 3 og sort CmO 2 opnået , og for californium, Cf 2 O 3 . Oxiderne af andre actinider er dårligt undersøgt. Neptuniumtrioxid er mindre stabilt end uraniumoxid, så det opnås ikke i ren form (kun Np 3 O 8 ). Samtidig er plutonium- og neptuniumoxider med den kemiske formel MO 2 og M 2 O 3 [5] godt undersøgt .

Oxider af nye grundstoffer er ofte de første, der skal undersøges, på grund af deres store betydning, lette fremstilling og det faktum, at oxider normalt tjener som mellemprodukter ved fremstilling af andre stoffer.

Actinidoxider [4] [6] [12] [17] [32]
Forbindelse Farve Syngoni og strukturel type Celleparametre, Å Massefylde , g/cm³ Eksistensareal, °C
-en b c
Ac2O3 _ _ _ hvid Sekskantet, La 2 O 3 4.07 — 6,29 9.19 —
PaO 2 — Kubik, CaF 2 5.505 — — — —
Pa 2 O 5 hvid Kubisk, CaF 2
kvadratisk
tetragonal
sekskantet
rombohedral
ortorhombisk		 5.446
10.891
5.429
3.817
5.425
6.92		 —
—
—
—
—
4.02		 —
10,992
5,503
13,22
—
4,18		 — 700
700-1100
1000
1000-1200
1240-1400
—
THO 2 Farveløs kubik 5,59 — — 9,87 —
UO 2 sort brun kubik 5,47 — — 10.9 —
Npo2 _ Grønlig brun Kubik, CaF 2 5,424 — — 11.1 —
PuO Det sorte Kubik, NaCl 4,96 — — 13.9 —
PuO 2 olivengrøn kubik 5,39 — — 11.44 —
Am2O3 _ _ _ Rødbrun
Rødbrun		 Kubisk, Mn 2 O 3
Sekskantet, La 2 O 3		 11,03
3,817		 — —
5.971		 10,57
11,7		 —
AmO 2 Det sorte Kubik, CaF 2 5,376 — — — —
Cm2O3 _ _ _ Hvid [33]
—
—		 Kubisk, Mn 2 O 2
Sekskantet, LaCl 3
Monoklinisk, Sm 2 O 3		 11,01
3,80
14,28		 —
—
3,65		 —
6
8,9		 11.7 —
CmO2 _ Det sorte Kubik, CaF 2 5,37 — — — —
Bk 2 O 3 Lysebrun Kubisk, Mn 2 O 3 10,886 — — — —
BkO 2 rødbrun Kubik, CaF 2 5,33 — — — —
Jf . 2 O 3 [34] Farveløs
gullig
—		 Kubisk, Mn 2 O 3
Monoklinisk, Sm 2 O 3
Sekskantet, La 2 O 3		 10,79
14,12
3,72		 —
3,59
—		 —
8,80
5,96		 — —
CfO 2 Det sorte kubik 5,31 — — — —
Es2O3 _ _ _ — Kubisk, Mn 2 O 3
Monoklin
Hexagonal, La 2 O 3		 10,07
1,41
3,7		 —
3,59
—		 —
8,80
6		 — —

Syresalte

Actinidmetaller kombineres godt med halogener og danner salte MHa 3 og MHa 4 (Ha - halogen ), så californiumchlorid blev opnået. I 1962 blev den første berkeliumforbindelse, BkCl 3 , syntetiseret i en mængde på 0,000003 mg [5] .

Ligesom de sjældne jordarters halogener er actinidchlorider , bromider og iodider opløselige i vand, mens fluorider  er uopløselige. Det er relativt nemt at opnå farveløst hexafluorid fra uran, som kan sublimere ved en temperatur på 56,5 °C. På grund af UF 6 's lethed bruges det til adskillelse af uranisotoper ved den diffuse metode.

Actinidhexafluorider minder i egenskaber om anhydrider . I vand hydrolyserer de og danner MO 2 F 2 . Pentachlorid og sort uranhexachlorid er også blevet syntetiseret, men begge er ustabile [5] .

Når syrer virker på actinium, thorium, protactinium, uran, neptunium osv. opnås salte. Hvis de behandles med ikke-oxiderende syrer, kan der som regel opnås lavvalens metalsalte:

Imidlertid kan det reducerende hydrogen under disse reaktioner reagere med selve metallet for at danne det tilsvarende metalhydrid. Uran reagerer meget lettere med syrer og vand end thorium [5] .

Trivalente actinidchlorider krystalliserer til et hexagonalt system .

Trichlorider af nogle actinider [31]
Forbindelsesnavn Actinium(III)chlorid Uran(III)chlorid Neptunium(III)chlorid Neptunium(III)chlorid Americium(III)chlorid Curium(III)chlorid Berkelium(III)chlorid Californien(III)-chlorid
CAS nummer 22986-54-5 10025-93-1 20737-06-8 13569-62-5 13464-46-5 13537-20-7 13536-46-4 13536-90-8
PubChem 167444
Kemisk formel AcCl3 _ UCl 3 NpCl3 _ PuCl 3 AmCl3 _ CmCl3 _ BkCl 3 CfCl 3
Molar masse 333,386 g mol -1 344,387 g mol -1 343,406 g mol -1 350,32 g mol -1 349,42 g mol -1 344-358 g mol −1 353,428 g mol -1 357,438 g mol -1
Smeltetemperatur 837°C 800°C 767°C 715°C 695°C 603°C 545°C
Kogetemperatur 1657°C 1767°C 850°C
Struktur
An 3+ : __ / Cl − : __
rumgruppe
koordinationsnummer En *[9], Cl[3]
Gitter konstant a = 762 pm
c = 455 pm		 a = 745,2 pm
c = 432,8 pm		 a = 739,4 pm
c = 424,3 pm		 a = 738,2 pm
c = 421,4 pm		 a = 726 pm
c = 414 pm		 a = 738,2 pm
c = 412,7 pm		 a = 738 pm
c = 409 pm
* An  - aktinid(er)
Aktinidfluorider [4] [12] [17] [22] [32]
Forbindelse Farve Syngony , strukturel type Celleparametre, Å Massefylde, g/cm³
-en b c
AcF 3 hvid Sekskantet, LaF 3 4,27 — 7,53 7,88
PaF4 _ Mørkebrun Monoklinisk 12.7 10.7 8,42 —
PaF 5 Det sorte Tetragonal , β-UF 5 11.53 — 5.19 —
ThF 4 Farveløs Monoklinisk 13 10,99 8,58 5,71
UV 3 rødlig lilla Sekskantet 7.18 — 7,34 8,54
UV 4 Grøn Monoklinisk 11.27 10,75 8,40 6,72
α-UF 5 Blålig tetragonal 6,52 — 4,47 5,81
β-UF 5 Blålig tetragonal 11.47 — 5,20 6,45
UV 6 Gullig ortorombisk 9,92 8,95 5.19 5.06
NpF 3 Sort eller lilla Sekskantet 7,129 — 7.288 9.12
NpF 4 lysegrøn Monoklinisk 12,67 10,62 8,41 6.8
NpF 6 orange ortorombisk 9,91 8,97 5.21 5
PuF3 _ Violet blå Trigonal 7.09 — 7,25 9,32
PuF 4 Bleg brun Monoklinisk 12,59 10,57 8,28 6,96
PuF 6 rødbrun ortorombisk 9,95 9.02 3,26 4,86
AmF 3 Pink eller lys beige Sekskantet , LaF 3 7.04 — 7.255 9,53
AmF 4 orange rød Monoklinisk 12.53 10,51 8.20 —
cmf 3 Chokoladebrun til strålende hvid Sekskantet 4.041 — 7,179 9.7
cmf 4 Gul Monoklinisk, UF 4 12.51 10,51 8.20 —
BkF 3 gul grøn Trigonal , LaF 3
Orthorhombic , YF 3		 6,97
6,7		 -
7.09		 7,14
4,41		 10.15
9.7
BkF 4 — Monoklinisk, UF 4 12.47 10,58 8.17 —
CFF 3 —
—		 Trigonal, LaF 3
Orthorhombic, YF 3		 6,94
6,65		 -
7.04		 7,10
4,39		 —
CFF 4 —
—		 Monoklinisk, UF 4
Monoklinisk, UF 4		 1.242
1.233		 1,047
1,040
8.126 8.113		 —

Salte af actinider opnås let ved at opløse de tilsvarende hydroxider i syrer. Til gengæld kan nitrater, chlorider, perklorater og sulfater af actinider opløses i vand. Fra vandige opløsninger krystalliserer disse salte og danner hydrater, for eksempel:

En anden egenskab ved disse forbindelser er aktinidsalte af højere valens evne til let hydrolyse . Så farveløst medium sulfat, chlorid, perchlorat, thoriumnitrat i opløsning bliver hurtigt til basiske salte med kemiske formler Th (OH) 2 SO 4 , Th (OH) 3 NO 3 .

I deres opløselighed ligner salte af trivalente og tetravalente actinider salte af lanthanider. Hvad angår lanthan og dets analoger, er fosfater , fluorider , oxalater , iodater , actinidcarbonater dårligt opløselige i vand. I dette tilfælde udfældes næsten alle dårligt opløselige salte i opløsning i form af krystallinske hydrater , for eksempel ThF 4 3H 2 O, Th(CrO 4 ) 2 3H 2 O [5] .

Aktinider med en oxidationstilstand på +6 danner udover kationiske komplekser af typen anioner [MO 4 ] 2− , [M 2 O 7 ] 2− og nogle mere komplekse forbindelser. For eksempel har uran, neptunium og plutonium kendte salte af uranattypen (Na 2 UO 4 ) og dithiouranater ((NH 4 ) 2 U 2 O 7 ).

Sammenlignet med lanthanider er actinider bedre til at skabe koordinationsforbindelser . Evnen til at danne komplekse forbindelser i actinider øges med stigende metalvalens. Trivalente actinider danner ikke fluoridkoordinationsforbindelser, mens tetravalent thorium danner salte som K 2 ThF 6 , KThF 5 og endda K 5 ThF 9 . For et givet metal kan de tilsvarende sulfater let opnås , for eksempel Na 2 SO 4 Th (SO 4 ) 2 5H 2 O, nitrater , thiocyanater. Salte med den almene formel M 2 Th(NO 3 ) 6 n H 2 O er af koordinationsnatur, i dem har thorium et koordinationstal på 12. Det er endnu nemmere at danne komplekse salte med pentavalente og hexavalente actinider. Tilstrækkeligt stabile komplekser danner thorium og uran med rhodanidioner. Disse komplekser har øget stabilitet i ikke-vandige opløsningsmidler [5] .

Det er også værd at bemærke, at de mest stabile koordinationsforbindelser af actinider - tetravalent thorium og uran - opnås ved reaktion med diketoner, for eksempel med acetylacetone .

Ansøgning

De fleste actinider, op til og inklusive americium, har fundet anvendelse inden for forskellige områder af videnskab og teknologi , såsom instrumentering (røgsensorer), rumteknologi [5] . Den mest udbredte og betydningsfulde er dog brugen af ​​aktinider til at skabe atomvåben og brug som brændsel i atomreaktorer, i begge tilfælde bruges egenskaben af ​​nogle af aktiniderne til at frigive enorm energi under en kernereaktion - nuklear fission , som iflg. visse forhold kan være kæde , det vil sige selvbærende .

For atomenergi er uran meget vigtigt, især dets isotop - uranium-235 , som bruges i de mest almindelige termiske neutronreaktorer , hvis indhold i naturligt uran ikke overstiger 0,72%. Denne isotop har et højt indfangningstværsnit for termiske neutroner , som 235 U absorberer og spalter for at frigive en stor mængde energi. Den energi, der omdannes til varme pr. fissionsakt (200 MeV ), udtrykt i 1 g reageret 235 U, giver ca. 1 MW dag. Det er meget værdifuldt at ledsage spaltningen af ​​uran-235 med frigivelse af flere neutroner , end de bliver brugt [5] . Ved at nå den kritiske masse af uran-235 - 0,8 kg - opstår en selvbærende kernekædereaktion [ 21] . Som regel er urankernen opdelt i 2 fragmenter med frigivelse af 2-3 neutroner, for eksempel:

Også lovende inden for kerneenergi er brugen af ​​en atomcyklus baseret på brugen af ​​thorium-232 og et nyttigt produkt dannet under dets fission - uran-233 . Frigivelsen af ​​neutroner under den tvungne fission af uran er vigtig ikke kun for at opretholde en nuklear kædereaktion og opnå en stor mængde energi, men også for syntesen af ​​tungere aktinider. Uran-239 henfalder via β-henfald og danner plutonium-239 , der ligesom uran-235 er i stand til spontan fission . Verdens første atomreaktorer var ikke beregnet til fredelige energibehov , men til produktion af plutonium-239, med det formål at bruge det til at skabe atomvåben.

Atomreaktor [21] [35]
Grundlaget for enhver atomreaktor er kernen , rekrutteret fra brændselselementer , som igen består af brændselselementer  - metalstænger, hvori atombrændsel er placeret inde i skallen, normalt lavet af zirconiumlegeringer  - oftest i form af urandioxid . Nukleart brændsel kan også bruges i form af urancarbider, nitrider og monosulfider samt i form af forskellige forbindelser af plutonium, uran og thorium (det såkaldte MOX-brændstof ).

For at bremse hurtige neutroner i termiske neutronreaktorer bruges moderatorer, der indeholder kulstof , deuterium og beryllium . Den enkleste og mest udbredte moderator er vand . Termiske neutroner opnået på denne måde interagerer med uran-235 kerner flere størrelsesordener oftere end med hurtige. For at kontrollere hastigheden af ​​nuklear fission indføres absorbere i reaktoren - specielle stænger lavet af bor , cadmium og / eller brug en væskeabsorber, oftest i form af en opløsning af borsyre , hvis koncentration regulerer reaktiviteten af reaktoren . Reaktorer til produktion af plutonium er specielt designet, de adskiller sig i princippet om drift (de arbejder hovedsageligt på hurtige neutroner ) og kaldes forædlingsreaktorer eller opdrættere (fra engelsk.  race  - multiplicere). Deres brug gør det muligt at producere betydelige mængder plutonium.

Thorium bruges som en legeringskomponent i magnesium - zink - legeringer . På grund af deres lethed og styrke, høje smeltepunkt og duktilitet er magnesium-flerkomponentlegeringer med en blanding af thorium meget udbredt i luftfartsindustrien og i produktionen af ​​skaller . Thoriummetal har en god evne til elektronemission . Lamper med thoriumelektroder har et lavt begyndelsespotentiale og fejler ikke i lang tid [5] . De relative mængder af thorium- og uranisotoper bruges ofte til at vurdere stjernernes alder [36] .

I fremtiden betragtes plutonium-238- isotopen af ​​forskere som en autonom energikilde, da dens nukleare transformationer ledsages af frigivelsen af ​​en stor mængde varme. I teorien kan dens anvendelse strække sig til dragter af astronauter og dykkere . Men på grund af dens høje pris (1 g af isotopen koster omkring $ 1.000 ), er brugen begrænset. Denne isotop er blevet brugt på nogle jordsatellitter i termopæle og til vanddestillation på rumfartøjer . Det amerikanske rumfartøj Apollo 11 bar en lille varmelegeme drevet af plutonium-238; den tændte, når den fløj rundt i den formørkede del af Månen [5] .

Til samme formål som for plutonium-238 kan curium-242 anvendes . Nogle isotoper i Californien har også evnen til spontan fission. Da den kritiske masse af californium er lille, menes det, at det i fremtiden vil være muligt at fremstille ladninger til atomkugler fra det .

Adskillelsen af ​​plutonium fra uran, som sker gennem kemiske reaktioner, er meget enklere end adskillelsen af ​​uranisotoper, hvilket gør det lovende at bruge våbenplutonium fra udtjente sprænghoveder som brændstof blandet med thorium og uran. såkaldt MOX-brændstof.

Actinium-227 bruges til at lave neutronkilder. En høj specifik energifrigivelse på 14,5 W/g, muligheden for at opnå betydelige mængder af termisk stabile aktiniumforbindelser er værdifulde egenskaber, som åbner op for gode muligheder for brug i langsigtede termoelektriske generatorer , der er velegnede til rumformål. 228 Ac bruges som indikator for radioaktivitet i kemisk forskning, da den har højenergi β-stråling med en energi på 2,18 MeV , som let kan detekteres. Ligevægtsblandingen af ​​isotoper 228 Ac - 228 Ra er meget brugt som en kilde til intens γ-stråling i industri og medicin [6] .

Americium-241, der er en kilde til bløde γ-stråler, bruges i medicinsk diagnostik og i anordninger til at kontrollere tykkelsen af ​​ståltape og glasplade. På basis af curium-242 fremstilles generatorer til at forsyne rumstationers udstyr ombord, og californium-252 bruges i neutronradiografi som en ekstremt kraftig kilde til neutroner [37] .

Aktinider, såsom plutonium og uran, har også været meget brugt i atomvåben. I det 20. århundrede blev der udført en lang række atombombeforsøg. I slutningen af ​​det 20. århundrede ophørte massetestning af atomvåben på grund af forbedringen i den internationale situation og den massive reduktion i antallet af atomvåben i verden.

Toksicitet

Radioaktive stoffer har en skadelig virkning på den menneskelige krop på grund af:

Sammen med radium- og transuranelementer er aktinium en af ​​de farlige radioaktive giftstoffer med en høj specifik α-aktivitet . Den vigtigste egenskab ved anemone er dens evne til at akkumulere og fastholde i skelettet som et overfladelag. I den indledende fase af aktiniumforgiftning akkumuleres det i leveren . En anden fare ved aktinium er, at det undergår radioaktivt henfald hurtigere, end det udskilles fra kroppen. Adsorptionen af ​​actinium fra fordøjelseskanalen er ubetydelig sammenlignet med adsorptionen af ​​radium (>0,05%). Faren forbundet med hudforurening og indtagelse forklares ved, at der i processen med aktinium-henfald dannes gasformige radioaktive stoffer ( radonisotoper ) [6] .

Når protactinium kommer ind i kroppen, har det en tendens til at ophobes i nyrerne og knoglerne. Den maksimale sikre dosis af protactinium ved indtagelse hos mennesker har vist sig at være 0,03 µCi ; denne dosis svarer til 0,5 μg 231 Pa. Denne isotop, som er indeholdt i luften i form af aerosoler , er 2,5⋅10 8 gange mere giftig end blåsyre (i samme koncentrationer) [17] .

Plutonium, når det tages med luft, mad eller ind i blodet gennem et sår, sætter sig i lungerne , leveren og knoglerne . Kun omkring 10% går til andre organer. Plutoniumatomer dvæler i kroppen i årtier. Det skyldes plutoniums biokemiske egenskaber og det faktum, at plutoniumisotoper har lange halveringstider. Dels skyldes den lange eliminering af plutonium fra kroppen dårlig opløselighed i vand. Alle isotoper af plutonium har en høj radiotoksicitet , især på grund af det faktum, at nogle af plutoniumkernerne udsender ioniserende α-stråling, som beskadiger omgivende celler. Radiotoksicitet er omvendt relateret til halveringstiden for en given isotop af plutonium. Dyreforsøg har vist, at den dødelige dosis af plutonium-244 (den mindst radiotoksiske, halveringstid på 80 millioner år) er nogle få milligram pr. kilogram væv. LD 50 i 30 dage for hunde efter intravenøs administration af plutonium-244 er ca. 0,32 milligram pr. 1 kg væv. Baseret på disse undersøgelser var et omtrentligt estimat af den dødelige dosis for en person, der vejede 70 kg, 22 mg. Når det kommer ind gennem luftvejene, skal absorptionen være ca. 4 gange større. Denne langlivede isotop af plutonium udviser for det meste kemisk toksicitet, svarende til ikke-radioaktive tungmetaller. Robert Stone, blev der foretaget beregninger af den sikre dosis af kortere isotoper af plutonium i menneskekroppen. Plutonium-239 (halveringstid 24 tusind år) er 50 gange mindre giftig end radium , og derfor bør det tilladte indhold af plutonium-239 i kroppen ifølge hans beregninger være 5 μg eller 0,3 μCi. Det er bemærkelsesværdigt, at en sådan mængde plutonium er svær at se selv med et moderne mikroskop. Kort efter test af sådanne doser på dyr blev denne dosis reduceret med en faktor 5 og blev 1 μg eller 0,06 μCi. Denne dosis blev dog også reduceret til 0,65 μg eller 0,04 μCi [29] .

Der er også foretaget undersøgelser af, hvordan plutonium trænger ind i menneskekroppen. I løbet af disse undersøgelser blev følgende etableret [29] :

Galleri

Se også

Aktinider

Noter

  1. ↑ Ordbog over fremmede ord. - M .: " Russisk sprog ", 1989. - 624 s. ISBN 5-200-00408-8
  2. ↑ 1 2 N. Greenwood, A. Earnshaw. Grundstoffernes kemi \u003d Elementernes kemi / Pr. fra engelsk. - M . : "Binom. Videnlaboratoriet", 2008. - T. 2. - 670 s. — (Den bedste udenlandske lærebog). - ISBN 978-5-94774-374-6 .
  3. ↑ Reino W. Hakala. Letters  (engelsk)  // J. Chem. Educ. - 1952. - Iss. 29 (11) . — S. 581 . doi : 10.1021 / ed029p581.2 .
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B. F. Myasoedov, L. I. Guseva, I. A. Lebedev, M. S. Milyukova, M. K. Chmutova. Analytisk kemi af transplutonium-elementer. — M .: Nauka, 1972. — 376 s. - (grundstoffernes analytiske kemi). - 1750 eksemplarer.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 3. M. Golu A. Golu. Generel og uorganisk kemi = Zagalna og uorganisk kemi. - Vishcha skole, 1971. - T. 2. - 416 s. - 6700 eksemplarer.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Z. K. Karalova, B. F. Myasoedov. Actinium. - M . : "Nauka", 1982. - 144 s. — (Analytisk kemi af grundstoffer). - 1150 eksemplarer.
  7. ↑ Nobelium og Lawrencium blev opdaget næsten samtidigt af sovjetiske og amerikanske videnskabsmænd
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra. Nubase-evalueringen af ​​kerne- og henfaldsegenskaber  (engelsk)  // Nuclear Physics : journal. - 2003. - Bd. A 729 . - S. 3-128 . Arkiveret fra originalen den 27. oktober 2016.
  9. ↑ E. Fermi . Om det mulige fund af et grundstof med et atomnummer højere end 92  = Mulig produktion af grundstoffer med et atomnummer højere end 92 // Phys . - 1934 . - T. 14 , nr. 7 . - S. 829-832 .
  10. ↑ Kudryavtsev P.S. Fermi-eksperimenter // Kursus i fysikkens historie . — 2. udg., rettet. og yderligere - M . : Uddannelse, 1982. - S. 73.
  11. ↑ Seaborg GT The Transuranium Elements  // Videnskab. - 1946. - 25. oktober ( bind 104 , nr. 2704 ). - S. 379-386 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.104.2704.379 .
  12. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Analytisk kemi af neptunium / Kapitel. Red.: V. A. Mikhailov. - M . : "Nauka", 1971. - 218 s. — (Analytisk kemi af grundstoffer). - 1700 eksemplarer.
  13. ↑ E. Fermi. Udviklingen af ​​den første kædereaktionsbunke  (engelsk)  // Proceedings of the American Philosophy Society. - 1946. - Iss. 90 .
  14. ↑ 1 2 M. E. Drits, P. B. Budberg, G. S. Brukhanov, A. M. Drits, V. M. Panovko. Elementegenskaber. - M . : Forlag "Metallurgy", 1985. - 672 s. - 6500 eksemplarer.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IAEA-  nuklidertabel . Hentet 7. juli 2010. Arkiveret fra originalen 6. februar 2011.
  16. ↑ Nuklidernes specifikke aktivitet blev beregnet ud fra halveringstider og sandsynligheder for spontan fission givet i tabellen
  17. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 E. S. Palshin, B. F. Myasoedov, A. V. Davydov. Analytisk kemi af protactinium. - M . : "Nauka", 1968. - 241 s. — (Analytisk kemi af grundstoffer). - 2200 eksemplarer.
  18. ↑ Udg. Kol.: I. P. Alimarin, A. K. Babko, A. I. Busev, E. E. Vainshtein, etc. Analytisk kemi af uran / hoved. Red.: A.P. Vinogradov. - M . : Forlag for Videnskabsakademiet i USSR, 1962. - 424 s. — (Analytisk kemi af grundstoffer). - 4000 eksemplarer.
  19. ↑ Tabel over grundstoffer, deres forbindelser, isotoper (utilgængeligt link) . Hentet 7. juli 2010. Arkiveret fra originalen 12. juli 2010. 
  20. ↑ A. Kornysheva. Atomboom venter uraneksportører  // Kommersant . - 2005. - Udgave. 19 (3103) .
  21. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Uorganisk kemi i tre bind / Udg. Yu. D. Tretyakova. - M . : Publishing Center "Academy", 2007. - T. 3. - 400 s. - (Kemi af overgangselementer). - 3000 eksemplarer.  — ISBN 5-7695-2533-9 .
  22. ↑ 1 2 3 4 5 F. Weigel, J. Katz, G. Seaborg et al. Kemi af aktinider = The Chemistry of the Actinide Elements / Pr. fra engelsk. udg. J. Katz, G. Seaborg, L. Morss. - M . : "Mir", 1997. - T. 2. - 664 s. — (Aktiniders Kemi). - 500 eksemplarer.  — ISBN 5-03-001885-9 .
  23. ↑ 1 2 kap. udg. I. L. Knunyants og andre. Brief Chemical Encyclopedia. - M . : State Scientific Publishing House "Sovjet Encyclopedia", 1961. - T. 1. - 1263 s. — 70.000 eksemplarer.
  24. ↑ Massetallet for den længstlevende isotop er angivet i firkantede parenteser
  25. ↑ Arnold F. Holleman, Nils Wiberg. = Lehrbuch der Anorganischen Chemie. - 102. - Berlin: de Gruyter, 2007. - T. 2. - S. 1956. - ISBN 978-3-11-017770-1 .
  26. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / Red.: David R. Lide; William M. Haynes. — 90. udg. - London: CRC Press, 2009. - ISBN 9781420090840 , 1420090844.  (link ikke tilgængeligt)
  27. ↑ Til α-modifikation
  28. ↑ For β-form
  29. ↑ 1 2 3 Pr. fra engelsk. sprog, red. B. A. Nadykto og L. F. Timofeeva. Plutonium. - Sarov: RFNC-VNIIEF, 2003. - T. 1. - 292 s. — (Grundlæggende problemer). - 500 eksemplarer.  — ISBN 5-9515-00-24-9 .
  30. ↑ M. S. Milyukova, N. I. Gusev, I. G. Sentyurin, I. S. Sklyarenko. Analytisk kemi af plutonium. - M . : "Nauka", 1965. - 447 s. — (Analytisk kemi af grundstoffer). - 3400 eksemplarer.
  31. ↑ 1 2 Information fra webelements.com  (eng.) . Dato for adgang: 14. juni 2010. Arkiveret fra originalen 4. januar 2014.
  32. ↑ 1 2 Tabel over uorganiske og koordinerende kemiske forbindelser (utilgængeligt link) . - Hovedkarakteristikaene for forbindelserne af forskellige grundstoffer er vist. Hentet 11. juli 2010. Arkiveret fra originalen 24. august 2011. 
  33. ↑ Ifølge andre kilder har kubisk curium sesquioxid en olivenfarve. Se [www.xumuk.ru/encyklopedia/2248.html Curiumforbindelser på webstedet XuMuK.ru] . Hentet: 11. juli 2010.
  34. ↑ Påvirkningen af ​​atmosfæren, hvori dannelsen af ​​denne forbindelse sker, på gitterparametrene noteres. Ændringer i gitterparametre og gittertype kan afspejle små afvigelser fra støkiometri som følge af oxidation eller reduktion af noget af det trivalente californium. Den "basiske" forbindelse anses for at være kubisk californium(III)oxid.
  35. ↑ Bartolomey G. G., Baibakov V. D., Alkhutov M. S., Bat G. A. Grundlæggende om teorien og metoderne til beregning af atomkraftreaktorer. — M. : Energoatomizdat, 1982. — 512 s.
  36. ↑ Sergey Popov, Alexander Sergeev. Universal alkymi  // Magasinet "Around the World": artikel. - "Jorden rundt", 2008. - Udgave. 2811 , nr. 4 .
  37. ↑ Marina Chadeeva. DIY Universe: Mennesker som guder . Populær mekanik (oktober 2004). Hentet 3. januar 2011. Arkiveret fra originalen 21. februar 2010.

Litteratur

  • Greenwood N. N., Earnshaw A. Aktinider og transaktinidelementer // Grundstoffers kemi = grundstoffernes kemi / Pr. fra engelsk. udg. tælle - Tutorial. - M . : Binom. Videnslaboratoriet, 2008. - Vol. 2. - 607 s. - (Den bedste udenlandske lærebog. I 2 bind). - 2000 eksemplarer.  - ISBN 978-5-94774-373-9 .
  • Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg. Radiokemi og kernekemi . - 3. udg. - Butterworth-Heinemann, 2002. - 709 s. — ISBN 0750674636 , 9780750674638.

For yderligere læsning

  • Griveau Jean-Christophe, Colineau Eric. Superledningsevne i transuranelementer og forbindelser // Comptes Rendus Physique. - 2014. - Bd. 15. - S. 599-615. — ISSN 16310705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2014.07.001 .
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
 Periodisk system af kemiske elementer af D. I. Mendeleev
  en 2                             3 fire 5 6 7 otte 9 ti elleve 12 13 fjorten femten 16 17 atten
en H   Han
2 Li Være   B C N O F Ne
3 Na mg   Al Si P S Cl Ar
fire K Ca   sc Ti V Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga Ge Som Se Br kr
5 Rb Sr   Y Zr NB Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD I sn Sb Te jeg Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Om eftermiddagen sm Eu Gd Tb D y Ho Eh Tm Yb Lu hf Ta W Vedr Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po På Rn
7 Fr Ra AC Th Pa U Np Pu Er cm bk jfr Es fm md ingen lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og
 
alkalimetaller jordalkalimetaller Lanthanider Aktinider overgangsmetaller
letmetaller _ Halvmetaller ikke-metaller Halogener ædelgasser
 Periodiske system
Formater
Varelister efter
Grupper
Perioder
Familier
af kemiske grundstoffer
Periodisk tabel blok
Andet
  • Det periodiske system
  • Kategori:Periodisk system
  • Portal: Kemi
  • {{ Periodisk system af elementer }}