Vad är aktinider?

Actinides är det kollektiva namnet som ges till element 90-103 i det periodiska tabellen, som omfattar thorium, protaktinium, uran, neptunium, plutonium, americium, curium, berkelium, californium, einsteinium, fermium, mendelevium, nobelium och lawrencium. Elementets aktinium, atomnummer 89, varefter gruppen namnges, är inte - strikt talat - sig själv en av aktiniderna, utan ingår ofta i dem. Som med alla element som är tyngre än bly, har ingen av Actinide -serien några stabila isotoper och alla är därför radioaktiva, vilket i allmänhet genomgår alfa -förfall till andra element. Uranium och thorium förekommer naturligt, tillsammans med spår av aktinium, protaktinium, plutonium och neptunium. De återstående elementen har aldrig observerats i naturen, men har tillverkats i extremt små mängder i partikelacceleratorer.

uran och thorium har långa halveringstider och har varit närvarande i jorden i betydande mängder sedan dess bildning. Det är thoUght att mycket av värmen i jordens kärna, som driver plattaktonik och vulkanism, beror på det radioaktiva förfallet av dessa element. Isotopen plutonium-244 har en relativt lång halveringstid och spår av jordens ursprungliga plutonium överlever fortfarande; De flesta plutonium i miljön kommer emellertid från kärnreaktorer och kärnvapentester. Naturligt förekommande aktinium, protaktinium och neptunium har mycket kortare halveringstider, så alla mängder av dessa element som var närvarande när jorden bildades för länge sedan hade förfallit till andra element. Actinium, Protactinium och Neptunium bildas genom kärnkraftsprocesser associerade med förfall av isotoper av uran.

Liksom Lanthanide -elementen upptar aktiniderna ett separat block från den huvudsakliga periodiska tabellen, som den vanligtvis visas på grund av deras elektronkonfigurationer. I båda dessa block, den yttersta elenTron Subshell har varit upptagen före ett tidigare underskal, på grund av att den senare har en högre energinivå, och det är antalet elektroner i detta underskal som skiljer elementen från varandra. För Lanthanides är det 4F -underskalet som är viktigt, och för Actinides, 5F -underskalet. Dessa element är också kända som F-Block-elementen. Det yttersta underskalet är detsamma för alla element i varje block, med undantag för Lawrencium, som skiljer sig från det föregående elementet som inte är i 5F -underskalet, utan genom att ha ytterligare 7p -underskal som innehåller en elektron.

Aktinidkemi styrs av det faktum att valenselektronerna, som kan binda med andra atomer, inte är begränsade till det yttersta underskalet, vilket ger ett varierande antal oxidationstillstånd bland dessa element. Till exempel kan plutonium ha oxidationstillstånd från +3 till +7. Alla elementen är kemiskt reaktiva och oxiderar snabbt i luften och blir belagda med ett skikt av oxid. Reaktivty ökar med atomvikt inom gruppen; Undersökning av de kemiska egenskaperna hos några av de tyngre medlemmarna är emellertid svår på grund av deras intensiva radioaktivitet och mycket korta halveringstider.

De längre livliga aktinidisotoperna har hittat en mängd olika användningsområden. Thorium har använts sedan slutet av 1800 -talet i produktionen av gasmantlar. Förmågan hos vissa isotoper av uran och plutonium att genomgå kärnklyvning har lett till deras användning i kärnreaktorer och kärnvapen, och plutonium har också använts som en långvarig kraftkälla för rymdprober. Americium används i rökdetektorer.