Wat zijn actiniden?
De actiniden zijn de collectieve naam gegeven aan elementen 90-103 in het periodiek systeem, bestaande uit thorium, protactinium, uranium, neptunium, plutonium, Americium, Curium, Berkelium, Californium, Einsteinium, Fermium, Mendelevium, Nobelium en Lawrencium. Het element actinium, atoomnummer 89, waarna de groep wordt genoemd, is niet - strikt genomen - zelf een van de actiniden, maar wordt er vaak bij opgenomen. Zoals bij alle elementen die zwaarder zijn dan lood, heeft geen van de actinide -series stabiele isotopen en zijn ze daarom allemaal radioactief, die over het algemeen alfa -verval in andere elementen worden ondergaan. Uranium en thorium komen op natuurlijke wijze op, samen met sporen van actinium, protactinium, plutonium en neptunium. De resterende elementen zijn nooit in de natuur waargenomen, maar zijn in extreem kleine hoeveelheden vervaardigd in deeltjesversnellers.
Uranium en thorium hebben lange halfwaardetijden en zijn in de aarde in significante hoeveelheden aanwezig sinds de vorming ervan. Het is thoUght dat veel van de hitte in de kern van de aarde, die plaattektoniek en vulkanisme drijft, te wijten is aan het radioactieve verval van deze elementen. De isotoop plutonium-244 heeft een relatief lange halfwaardetijd en sporen van het oorspronkelijke plutonium van de aarde overleven nog steeds; Het meeste plutonium in de omgeving komt echter van kernreactoren en nucleaire wapentests. Natuurlijk voorkomend actinium, protactinium en Neptunium hebben veel kortere halfwaardetijden, dus alle hoeveelheden van deze elementen die aanwezig waren toen de aarde werd gevormd, zouden lang geleden in andere elementen zijn vervallen. Actinium, protactinium en neptunium vormen zich door nucleaire processen geassocieerd met het verval van isotopen van uranium.
Net als de lanthanide -elementen bezetten de actiniden een afzonderlijk blok van het hoofdperiodieke tabel, zoals het meestal wordt afgebeeld, vanwege hun elektronenconfiguraties. In beide blokken, de buitenste elecTron Subshell is bezet vóór een eerdere subshell, omdat deze laatste een hoger energieniveau heeft, en het is het aantal elektronen in deze subshell dat de elementen van elkaar onderscheidt. Voor de Lanthanides is het de 4F -subshell die belangrijk is, en voor de actiniden, de 5F -subshell. Deze elementen staan ook bekend als de F-Block-elementen. De buitenste subshell is hetzelfde voor alle elementen binnen elk blok, behalve voor Lawrencium, dat verschilt van het voorgaande element niet in de 5F -subshell, maar in het hebben van een extra 7p -subshell met één elektron.
Actinidechemie wordt bepaald door het feit dat de valentie -elektronen, die zich kunnen verbinden met andere atomen, niet beperkt zijn tot de buitenste subshell, waardoor een variabel aantal oxidatietoestanden tussen deze elementen wordt gegeven. Plutonium kan bijvoorbeeld oxidatietoestanden hebben van +3 tot +7. Alle elementen zijn chemisch reactief en oxideren snel in lucht, worden bedekt met een laag oxide. ReactivitY neemt toe met atoomgewicht binnen de groep; Onderzoek naar de chemische eigenschappen van sommige van de zwaardere leden is echter moeilijk vanwege hun intense radioactiviteit en zeer korte halfwaardetijden.
De langdurige isotopen van actinide hebben een verscheidenheid aan toepassingen gevonden. Thorium wordt sinds het einde van de 19e eeuw gebruikt bij de productie van gasmantels. Het vermogen van sommige isotopen van uranium en plutonium om nucleaire splijting te ondergaan, heeft geleid tot hun gebruik in kernreactoren en kernwapens, en plutonium is ook gebruikt als een langdurige stroombron voor ruimtesondes. Americium wordt gebruikt in rookmelders.