Co to są aktynowce?
Aktynowce to zbiorcza nazwa nadana pierwiastkom 90-103 w układzie okresowym, obejmująca tor, protaktynę, uran, neptun, pluton, americium, curium, berkelium, californium, einsteinium, ferm, mendelevium, nobelium i lawrens. Pierwiastek aktynu, liczba atomowa 89, od którego pochodzi nazwa grupy, nie jest - ściśle mówiąc - jednym z aktynowców, ale często jest z nimi zawarty. Podobnie jak w przypadku wszystkich pierwiastków cięższych niż ołów, żadna z serii aktynowców nie ma stabilnych izotopów, a zatem wszystkie są radioaktywne, na ogół ulegają rozpadowi alfa na inne pierwiastki. Uran i tor występują naturalnie, a także śladowe ilości aktynu, protaktyny, plutonu i neptunu. Pozostałe pierwiastki nigdy nie były obserwowane w naturze, ale zostały wyprodukowane w bardzo małych ilościach w akceleratorach cząstek.
Uran i tor mają długi okres półtrwania i były obecne na Ziemi w znacznych ilościach od momentu powstania. Uważa się, że znaczna część ciepła w rdzeniu Ziemi, które napędza tektonikę płyt i wulkanizm, jest spowodowana rozkładem radioaktywnym tych pierwiastków. Izotop pluton-244 ma względnie długi okres półtrwania i ślady pierwotnego plutonu na Ziemi wciąż istnieją; jednak większość plutonu w środowisku pochodzi z reaktorów jądrowych i testów broni jądrowej. Naturalnie występujący aktyn, protaktyn i neptun mają znacznie krótsze okresy półtrwania, więc wszelkie ilości tych pierwiastków, które były obecne podczas powstawania Ziemi, rozpadłyby się na inne pierwiastki. Aktyna, protaktynia i neptun tworzą się w procesach jądrowych związanych z rozpadem izotopów uranu.
Podobnie jak pierwiastki lantanowców, aktynowce zajmują oddzielny blok od głównego układu okresowego pierwiastków, jak to zwykle pokazano, ze względu na ich konfiguracje elektronowe. W obu tych blokach najbardziej zewnętrzna podpowłoka elektronowa była zajęta przed poprzednią podpowłoką, ponieważ ta ostatnia ma wyższy poziom energii, i to liczba elektronów w tej podpowłoce odróżnia elementy od siebie. W przypadku lantanowców ważna jest podpowłoka 4f, a dla aktynowców podpowłoka 5f. Te elementy są również znane jako elementy bloku F. Zewnętrzna podpowłoka jest taka sama dla wszystkich elementów w każdym bloku, z wyjątkiem lawrenu wapnia, który różni się od poprzedniego elementu nie w podpowłoce 5f, ale w dodatkowej podpowłoce 7p zawierającej jeden elektron.
Chemią aktynowców rządzi fakt, że elektrony walencyjne, które mogą wiązać się z innymi atomami, nie ograniczają się do zewnętrznej otoczki, dając zmienną liczbę stanów utlenienia między tymi pierwiastkami. Na przykład pluton może mieć stopień utlenienia od +3 do +7. Wszystkie pierwiastki są reaktywne chemicznie i szybko utleniają się w powietrzu, pokrywając się warstwą tlenku. Reaktywność wzrasta wraz z masą atomową w grupie; jednak badanie właściwości chemicznych niektórych cięższych członków jest trudne ze względu na ich intensywną radioaktywność i bardzo krótki okres półtrwania.
Długo żyjące izotopy aktynowców znalazły wiele zastosowań. Tor jest wykorzystywany od końca XIX wieku do produkcji płaszczów gazowych. Zdolność niektórych izotopów uranu i plutonu do rozszczepienia jądrowego doprowadziła do ich zastosowania w reaktorach jądrowych i broni jądrowej, a pluton był również wykorzystywany jako długotrwałe źródło energii dla sond kosmicznych. Americium jest używane w wykrywaczach dymu.