Актиний

Акти́ний (химический символAc, от лат. Actinium) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — третьей группы побочной подгруппы, IIIB) седьмого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 89.

Актиний
 Радий | Торий 
89 La

Ac

Ubu
Периодическая система элементов
89Ac
Внешний вид простого вещества
Образец актиния
Свойства атома
Название, символ, номер Актиний / Actinium (Ac), 89
Группа, период, блок 3 (устар. 3), 7,
f-элемент
Атомная масса
(молярная масса)
227,0278 а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация [Rn] 6d17s2
Радиус атома 188 пм
Химические свойства
Радиус иона (+3e) 118 пм
Электроотрицательность 1,1 (шкала Полинга)
Электродный потенциал Ac←Ac3+ -2,13В Ac←Ac2+ -0,7В
Степени окисления +3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 665.5(6.90) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 10,07 г/см³
Температура плавления 1320 K
Температура кипения 3470 K
Уд. теплота плавления (10,5) кДж/моль
Уд. теплота испарения (292,9) кДж/моль
Молярная теплоёмкость 27,2[1] Дж/(K·моль)
Молярный объём 22,54 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки Кубическая
гранецентрированая
Параметры решётки 5,67[2]
Номер CAS 7440-34-8
89
Актиний
(227)
6d17s2

Возглавляет семейство актиноидов.

Простое вещество актиний (при нормальных условиях) — это тяжёлый радиоактивный металл серебристо-белого цвета.

История

Актиний был открыт в 1899 году А. Дебьерном в отходах от переработки урановой смолки, из которой удалили полоний и радий. Новый элемент был назван актинием. Вскоре после открытия Дебьерна независимо от него немецкий радиофизик Ф. Гизель из такой же фракции урановой смолки, содержащей редкоземельные элементы, получил сильно радиоактивный элемент и предложил ему название «эманий».

Дальнейшее исследование показало идентичность препаратов, полученных Дебьерном и Гизелем, хотя они наблюдали радиоактивное излучение не самого актиния, а продуктов его распада — 227Th (радиоактиний) и 230Th (ионий).

Происхождение названия

От др.-греч. ἀκτίς — «луч».

Нахождение в природе

Актиний является одним из самых малораспространённых в природе радиоактивных элементов. Общее его содержание в земной коре не превышает 2600 т., тогда как, например, количество радия — более 40 млн т.

В природе найдено 3 изотопа актиния: 225Ac, 227Ac, 228Ac.

Актиний сопутствует урановым рудам. Его содержание в природных рудах соответствует равновесному. Повышенные количества актиния находят в молибденитах, халькопирите, касситерите, кварце, пиролюзите. Актиний характеризуется невысокой миграционной способностью в природных объектах и перемещается значительно медленнее, чем уран.

Физические свойства

Полная электронная конфигурация атома актиния: 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p66d17s2

Актиний — это металл серебристо-белого цвета, тяжелый, мягкий, по внешнему виду напоминает лантан. Радиоактивен. Вследствие радиоактивности в темноте светится характерным голубым цветом.

Химические свойства

Во влажном воздухе актиний покрывается оксидной плёнкой. Сильный восстановитель, реагирует с водой:

Разбавленными кислотами:

Подобно лантану, может существовать в двух кристаллических формах, но получена только одна форма — β-Ac, имеющая кубическую гранецентрированную структуру. Низкотемпературную α-форму получить не удалось.

Атомный радиус актиния ненамного превышает атомный радиус лантана и составляет 1,88 Å.

По химическим свойствам актиний также сильно похож на лантан, в соединениях принимает степень окисления +3 (Ac2O3, AcBr3, Ac(OH)3), но отличается высокой реакционноспособностью и более основными свойствами.

Получение

Получение актиния из урановых руд нецелесообразно ввиду малого его в них содержания, а также большого сходства с присутствующими там редкоземельными элементами.

В основном, изотопы актиния получают искусственным путём. Изотоп 227Ac получают облучением радия нейтронами в реакторе. Выход, как правило, не превышает 2,15 % от исходного количества радия. Количество актиния при данном способе синтеза исчисляется в граммах. Изотоп 228Ac получают облучением изотопа 227Ac нейтронами.

Выделение и очистка актиния от радия, тория и дочерних продуктов распада проводятся методами экстракции и ионного обмена.

Металлический актиний получают восстановлением трифторида актиния парами лития:

(1300-1350 °C, в атмосфере Ar)

Изотопы

Природный актиний состоит из одного радиоактивного изотопа, 227Ac. Известно тридцать шесть радиоизотопов, наиболее стабильные — 227Ac с периодом полураспада в 21,772 лет, 225Ac с периодом полураспада 10,0 дней и 226Ac с периодом полураспада 29,37 часа. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 10 часов, и большинство из них имеет период полураспада менее 1 минуты. Самый короткоживущий изотоп актиния — 217Ac с периодом полураспада 69 наносекунд, который распадается через альфа-распад и электронный захват.

Очищенный 227Ac приходит в равновесие с продуктами распада через 185 дней. Он распадается в основном с излучением β-(98,8 %) и небольшого количества α-частиц (1,2 %), последующие продукты распада также относятся к ряду актиния. Изотопы актиния имеют атомный вес в диапазоне от 206 до 236 а.е.м.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов актиния:

Изотоп актиния Реакция получения Тип распада Период полураспада
221Ac 232Th(d,9n)225Pa(α)→221Ac
α
<1 сек.
222Ac 232Th(d,8n)226Pa(α)→222Ac
α
4,2 сек.
223Ac 232Th(d,7n)227Pa(α)→223Ac
α
2,2 мин.
224Ac 232Th(d,6n)228Pa(α)→224Ac
α
2,9 час.
225Ac 232Th(n,γ)233Th(β)→233Pa(β)→233U(α)→229Th(α)→225Ra(β)225Ac
α
10 сут.
226Ac 226Ra(d,2n)226Ac
α или β или электронный захват
29 час.
227Ac 235U(α)→231Th(β)→231Pa(α)→227Ac
α или β
21,7 лет
228Ac 232Th(α)→228Ra(β)→228Ac
β
6,13 час.
229Ac 228Ra(n,γ)229Ra(β)→229Ac
β
66 мин.
230Ac 232Th(d,α)230Ac
β
80 сек.
231Ac 232Th(γ,p)231Ac
β
7,5 мин.
232Ac 232Th(n,p)232Ac
β
35 сек.

Применение

227Ac в смеси с бериллием является источником нейтронов. Ac-Be-источники характеризуются малым выходом гамма-квантов, применяются в активационном анализе при определении Mn, Si, Al в рудах.

225Ac применяется для получения 213Bi, а также для использования в радиоиммунотерапии.

227Ac может использоваться в радиоизотопных источниках энергии.

228Ac применяют в качестве радиоактивного индикатора в химических исследованиях из-за его высокоэнергетического β-излучения.

Смесь изотопов 228Ac-228Ra используют в медицине как интенсивный источник γ-излучения.

Физиологическое действие

Актиний относится к числу опасных радиоактивных ядов с высокой удельной α-активностью. Хотя абсорбция актиния из пищеварительного тракта по сравнению с радием сравнительно невелика, но наиболее важной особенностью актиния является его способность прочно удерживаться в организме в поверхностных слоях костной ткани. Первоначально актиний в значительной степени накапливается в печени, причём скорость его удаления из организма намного больше скорости его радиоактивного распада. Кроме того, одним из дочерних продуктов его распада является очень опасный радон, защита от которого при работе с актинием является отдельной серьёзной задачей.

В литературе

В фантастическом рассказе Э. Гамильтона «Мои бедные железные нервы» описана добыча актиния в промышленных масштабах на вымышленном четвёртом спутнике Плутона, Дис (что невозможно, так как единственный природный и самый долгоживущий изотоп актиния имеет период полураспада меньше 22 лет). Судя по содержанию, актиний во вселенной рассказа применяется для энергетики. Добычу осуществляют автономные роботы, причём автор даёт описание в шуточном ключе: на роботов-добытчиков радиоактивное топливо действует примерно так же, как на человека — алкоголь.

Примечания

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 78. — 623 с. 100 000 экз.
  2. WebElements Periodic Table of the Elements | Actinium | crystal structures

Литература

  • Каралова З. К., Мясоедов Б. Ф. Актиний. М.: Наука, 1982. 144 с.

Ссылки

This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.