Co jsou to aktinidy?

Actinidy jsou kolektivní název přiřazený prvkům 90-103 v periodické tabulce, zahrnující thium, protactinium, uran, neptunium, plutonium, americium, kurium, berkelium, kalifornie, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium a lawrencium. Prvek aktinium, atomové číslo 89, po kterém je skupina pojmenována, není - přesně řečeno - sama o sobě jedním z aktinidů, ale je s nimi často zahrnut. Stejně jako u všech prvků těžších než olovo, ani jedna ze série aktinidů nemá stabilní izotopy, a proto jsou všechny radioaktivní, obvykle podléhají alfa rozpadu na jiné prvky. Uran a thorium se vyskytují přirozeně, spolu se stopami aktinia, protactinia, plutonia a neptunia. Zbývající prvky nebyly v přírodě nikdy pozorovány, ale byly vyrobeny v extrémně malých množstvích v urychlovačích částic.

Uran a thium mají dlouhé poločasy a od té doby jsou na Zemi přítomny ve významných množstvích. Předpokládá se, že velká část tepla v zemském jádru, které řídí tektoniku desek a vulkanismus, je způsobena radioaktivním rozpadem těchto prvků. Izotopové plutonium-244 má relativně dlouhý poločas a stopy původního plutonia na Zemi stále přežívají; většina plutonia v životním prostředí však pochází z jaderných reaktorů a zkoušek jaderných zbraní. Přirozeně se vyskytující aktinium, protactinium a neptunium mají mnohem kratší poločasy rozpadu, takže jakékoli množství těchto prvků, které byly přítomny při vzniku Země, by se dávno rozpadlo na jiné prvky. Actinium, protactinium a neptunium forma přes jaderné procesy spojené s rozpadem izotopů uranu.

Podobně jako lanthanidové prvky, aktinidy zaujímají samostatný blok od hlavní periodické tabulky, jak je obvykle znázorněn, kvůli jejich elektronovým konfiguracím. V obou těchto blocích byla nejvzdálenější elektronová skořepina obsazena před předchozí skořepinou, protože druhá měla vyšší energetickou hladinu, a právě počet elektronů v této skořepině odlišuje prvky od sebe navzájem. Pro lantanoidy je důležitá podsloupec 4f a pro aktinidy podsada 5f. Tyto prvky jsou také známé jako prvky f-bloků. Nejvzdálenější subshell je stejný pro všechny elementy v každém bloku, s výjimkou Lawrencium, které se liší od předchozího elementu ne v 5f subshell, ale má další 7p subshell obsahující jeden elektron.

Actinidová chemie je řízena skutečností, že valenční elektrony, které se mohou vázat s jinými atomy, nejsou omezeny na nejvzdálenější subshell, což dává mezi těmito prvky variabilní počet oxidačních stavů. Například plutonium může mít oxidační stavy od +3 do +7. Všechny tyto prvky jsou chemicky reaktivní a rychle oxidují na vzduchu a potahují se vrstvou oxidu. Reaktivita se zvyšuje s atomovou hmotností ve skupině; zkoumání chemických vlastností některých těžších členů je však obtížné z důvodu jejich intenzivní radioaktivity a velmi krátkých poločasů.

Izotopy aktinidů s delší životností našly různá použití. Thorium se používá od konce 19. století při výrobě plynových plášťů. Schopnost některých izotopů uranu a plutonia podstoupit jaderné štěpení vedla k jejich použití v jaderných reaktorech a jaderných zbraních a plutonium bylo také používáno jako dlouhodobý zdroj energie pro kosmické sondy. Americium se používá v kouřových detektorech.