Актиній — Вікіпедія

Актиній (Ac)
Атомний номер 89
Зовнішній вигляд простої речовини важкий ,
сріблясто-білий радіоактивний метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса) 227,0278 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома 188 пм
Енергія іонізації (перший електрон) 665,5(6,90) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація [Rn] 6d1 7s2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус n/a пм
Радіус іона (+3e) 118 пм
Електронегативність (за Полінгом) 1,1
Електродний потенціал Ac←Ac3+ -2,13В Ac←Ac2+ -0,7В
Ступені окиснення 3
Термодинамічні властивості
Густина n/a г/см³
Молярна теплоємність n/a Дж/(К·моль)
Теплопровідність n/a Вт/(м·К)
Температура плавлення 1320 К
Теплота плавлення (10,5) кДж/моль
Температура кипіння 3470 К
Теплота випаровування (292,9) кДж/моль
Молярний об'єм 22,54 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки кубічна
гранецентрована
Період ґратки 5,310 Å
Відношення с/а n/a
Температура Дебая n/a К
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
* La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
CMNS: Актиній у Вікісховищі

Актиній (англ. actinium, нім. Aktinium) — радіоактивний хімічний елемент III групи періодичної системи елементів[1], символ Ас, ат. н. 89; ат.м. 227,0278. Найдовше живе бета-радіоактивний ізотоп 227Ас. Період напіврозпаду 21,773 р. Ізотопи 227Ас і 228Ас (наз. також мезоторий II, Ms Th II) входять до складу природних радіоактивних рядів. Вміст актинію у земній корі дуже малий (). Актиній — сріблясто-білий метал з граноцетричною кубічною ґраткою.

Досить важкий (густина 10,7 г/см³) і вельми хімічно активний. Його температура плавлення, визначена експериментально, 1040±50 °С, а температура кипіння, розрахована теоретично, близько 3200 °С[2]

Міститься у уранових та торієвих рудах. Високотоксичний. tпл = 1050 °C, tкип = 3590 °C.

Історія[ред. | ред. код]

Актиній був відкритий у 1899 французьким хіміком А. Деб'єрном (один з небагатьох добровільних помічників П'єра і Марії Кюрі в їх дослідженнях радіоактивних елементів[2]) у відходах від переробки уранової смоли, з якої видалили полоній та радій. Новий елемент був названий актинієм. Незабаром після відкриття Деб'єрна незалежно від нього німецький радіофізик Ф. Гізель з такої ж фракції уранової смоли, яка містить рідкісноземельні елементи, отримав сильно радіоактивний елемент і запропонував йому назву «Еман». Подальше дослідження показало ідентичність препаратів, отриманих Деб'єрном і Гізелем, хоча вони спостерігали радіоактивне випромінювання не самого актинію, а продуктів його розпаду — 227Th і 230Th.

Походження назви[ред. | ред. код]

Актиній, від грецького «ακτίνα» — промінь, блиск, сяйво.

Хімічні властивості[ред. | ред. код]

Конфігурація зовнішніх електронних оболонок 6d7s2; енергії послідовної іонізації відповідно дорівнюють 6,9; 12,06, 20 еВ. Металічний радіус 0,203 нм, радіус іона(+3) 0,111 нм. Значення електронегативності 1,00. У сполуках завжди має ступінь окиснення +3, проте у деяких процесах може короткочасно виникати іон Ac2+.

Актиній є найлегшим елементом серед актиноїдів — групи радіоактивних елементів, подібних до нього хімічно, що отримала назву на його честь, аналогічно тому як лантаноїди отримали назву на честь лантану. За хімічними властивостями схожий на лантан. У них дуже схожі хімічні властивості: загальна валентність (3+), близькі атомні радіуси (1,87 і 2,03 А), майже ідентична будова більшості сполук. Через це лантан використовують як сурогат актинію під час розробки процедур його підготовки або аналізу[3].

На повітрі актиній окиснюється до Ас2О3.

Відомі сполуки актинію з фтором (AcF3, AcOF), хлором (AcCl3, AcOCl), бромом (AcBr3, AcOBr), сіркою (Ac2S3), а також складні і нестійкі комплексні сполуки, такі як AcPO4·½H2O і Ac2(C2O4)3·10H2O[4].

Інші сполуки, такі як гідроксиди, йодиди, оксалати, фосфати та інші, ймовірно теж утворюються, проте не були отримані у достатніх кількостях для дослідження[5].

Водні розчини актинію безбарвні[6].

Іон актинію Ac3+ проявляє найбільш основні властивості серед усіх +3 іонів[6].

Як і у лантану, більшість солей актинію забарвлена в білий колір; окис також. А те, що актиній перевершує лантан за хімічною активністю, цілком природно. Це важчий метал-аналог: валентні електрони циркулюють далі від ядра.[2] Через високу радіоактивність світиться в темряві.

Розповсюдження і отримання[ред. | ред. код]

Природній актиній постійно утворюється при розпаді рідкісного ізотопу 235U (227Ac, T½ 21,7 років) і при розпаді торію 232Th (228Ac, T½ 6 годин)[7].

Загалом відомо 34 ізотопи актинію з масовими числами від 206 до 235, 4 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, найбільші періоди напіврозпаду мають 227Ac (21,772 років) і 225Ac (10,0 днів)[8].

Добування з природніх руд не має сенсу через малу концентрацію, тому актиній отримують в ядерних реакторах за реакцією:

Також, для постійного отримання 225Ac використовують торієво-актинієві генератори (так звані «торієві корови»), в яких актиній постійно утворюється з 229Th (з проміжним утворенням радію) і відділяється за допомогою аніоно-обмінної хроматографії[en][9].

Металевий актиній (у міліграмових кількостях) зуміли одержати двома способами: відновлюючи AcCl3 парами калію при 350 °С і з трифториду, діючи на нього пароподібним літієм. У останньому випадку знадобилася вища температура — понад 1000 °С, але одержані зразки були чистішими.[2]

Застосування[ред. | ред. код]

Практичне використання актинію обмежується джерелами нейтронів. Нейтрони в них утворюються при опромінюванні берилію-9 альфа-частинками. А дають альфа-частинки дочірні продукти актинію-227. Є підстави вважати, що актиній-берилієві нейтронні джерела зовсім не найкращі та не найекономічніші з пристроїв такого призначення.[2]

Альфа-випромінювання актинію-225 використовується для лікування ракових пухлин. При його розпаді (і подальших розпадах його продуктів розпаду) не утворюється жорсткого гамма-випромінювання, тому тканини, що знаходяться поруч з джерелом (на відстані до 100 мікронів) отримують значні дози опромінення, а решта організму лишається неушкодженною[10].

У 1970-х роках розроблялися ядерні батареї на основі актинію. За розрахунками, пристрій з 18 грамами актинію мав би потужність 250 Вт. Був виготовлений пробний генератор з 2 грамами актинію. Проте плутонієві генератори такого типу виявилися більш економічно доцільними[10].

Див. також[ред. | ред. код]

Примітки[ред. | ред. код]

  1. Tolstoukhov, Anatoliĭ.; Толстоухов, Анатолій.; Vseukraïnsʹka ekolohichna liha; Всеукраїнська екологічна ліга. (2007-2008). Ekolohichna ent︠s︡yklopedii︠a︡. Kyïv. ISBN 978-966-8670-41-1. OCLC 858161396. 
  2. а б в г д Любич О. Й., Пчелінцев В. О. Фізичні основи металургії кольорових і рідкоземельних металів: Навч. посібник. — Суми: Вид-во СумДУ, 2009 ISBN 978-966-657-255-7 с.209
  3. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 18.
  4. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 36.
  5. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 35.
  6. а б Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 37.
  7. Active actinium [Архівовано 28 липня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  8. Isotopes of the Element Actinium [Архівовано 6 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
  9. Construction of a thorium/actinium generator at the Canadian Nuclear Laboratories(англ.)
  10. а б Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 42.

Література[ред. | ред. код]

Посилання[ред. | ред. код]