Hva er aktinider?

Aktinidene er det samlenavnet gitt til elementene 90-103 i det periodiske tabellen, og består av thorium, protactinium, uran, neptunium, plutonium, americium, curium, berkelium, californium, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium og lawrencium. Elementet actinium, atomnummer 89, hvoretter gruppen er navngitt, er ikke - strengt tatt - i seg selv et av aktinidene, men er ofte inkludert i dem. Som med alle elementer som er tyngre enn bly, har ingen av aktinidseriene noen stabile isotoper, og alle er derfor radioaktive, gjennomgår generelt alfa-forfall til andre elementer. Uran og thorium forekommer naturlig sammen med spor av actinium, protactinium, plutonium og neptunium. De gjenværende elementene har aldri blitt observert i naturen, men er produsert i ekstremt små mengder i partikkelakseleratorer.

Uran og thorium har lang halveringstid og har vært til stede i jorden i betydelige mengder siden dannelsen. Det antas at mye av varmen i jordens kjerne, som driver platetektonikk og vulkanisme, skyldes det radioaktive forfallet av disse elementene. Isotopen plutonium-244 har en relativt lang halveringstid og spor av jordas opprinnelige plutonium overlever fortsatt; Imidlertid kommer det meste plutonium i miljøet fra atomreaktorer og atomvåpenforsøk. Naturlig forekommende actinium, protactinium og neptunium har mye kortere halveringstid, så alle mengder av disse elementene som var til stede da Jorden ble dannet, ville for lengst ha forfalt til andre elementer. Actinium, protactinium og neptunium dannes gjennom kjernefysiske prosesser assosiert med forfall av isotoper av uran.

I likhet med lanthanidelementene opptar aktinidene en egen blokk fra hovedperiodistikken, som det vanligvis er avbildet, på grunn av deres elektronkonfigurasjoner. I begge disse blokkene har det ytterste elektronunderskallet blitt okkupert før et tidligere underskall, på grunn av at sistnevnte har et høyere energinivå, og det er antallet elektroner i dette underhylle som skiller elementene fra hverandre. For lantanidene er det 4f-underskallet som er viktig, og for aktinidene, 5f-underhodet. Disse elementene er også kjent som f-block-elementene. Det ytterste underskallet er det samme for alle elementene i hver blokk, bortsett fra lawrencium, som skiller seg fra det foregående elementet, ikke i 5f-underhylle, men når det gjelder et ytterligere 7p subshell som inneholder ett elektron.

Aktinidkjemi styres av det faktum at valenselektronene, som kan binde seg til andre atomer, ikke er begrenset til det ytterste underskallet, noe som gir et variabelt antall oksidasjonstilstander blant disse elementene. For eksempel kan plutonium ha oksidasjonstilstander fra +3 til +7. Alle elementene er kjemisk reaktive og oksiderer raskt i luft og blir belagt med et lag oksyd. Reaktiviteten øker med atomvekten i gruppen; Det er imidlertid vanskelig å undersøke de kjemiske egenskapene til noen av de tyngre medlemmene på grunn av deres intense radioaktivitet og svært korte halveringstid.

De lengre levede aktinidisotoper har funnet en rekke bruksområder. Thorium har blitt brukt siden slutten av 1800-tallet i produksjon av gassmantler. Muligheten for noen isotoper av uran og plutonium til å gjennomgå kjernefysjon har ført til bruken av dem i atomreaktorer og atomvåpen, og plutonium har også blitt brukt som en langvarig kraftkilde for romprober. Americium brukes i røykvarslere.