Актиний

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
89 РадийАктинийТорий
La

Ac

Ubu
Водород Гелий Литий Бериллий Бор Углерод Азот Кислород Фтор Неон Натрий Магний Алюминий Кремний Фосфор Сера Хлор Аргон Калий Кальций Скандий Титан Ванадий Хром Марганец Железо Кобальт Никель Медь Цинк Галлий Германий Мышьяк Селен Бром Криптон Рубидий Стронций Иттрий Цирконий Ниобий Молибден Технеций Рутений Родий Палладий Серебро Кадмий Индий Олово Сурьма Теллур Иод Ксенон Цезий Барий Лантан Церий Празеодим Неодим Прометий Самарий Европий Гадолиний Тербий Диспрозий Гольмий Эрбий Тулий Иттербий Лютеций Гафний Тантал Вольфрам Рений Осмий Иридий Платина Золото Ртуть Таллий Свинец Висмут Полоний Астат Радон Франций Радий Актиний Торий Протактиний Уран Нептуний Плутоний Америций Кюрий Берклий Калифорний Эйнштейний Фермий Менделевий Нобелий Лоуренсий Резерфордий Дубний Сиборгий Борий Хассий Мейтнерий Дармштадтий Рентгений Коперниций Унунтрий Флеровий Унунпентий Ливерморий Унунсептий УнуноктийПериодическая система элементов
89Ac
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 089 Actinium.svg
Внешний вид простого вещества
тяжёлый радиоактивный металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Название, символ, номер

Актиний / Actinium (Ac), 89

Атомная масса
(молярная масса)

227,0278 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Rn] 6d1 7s2

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]

89
Актиний
Ac
227,028
6d17s2

Акти́ний — химический элемент с атомным номером 89, обозначается в периодической системе элементов символом Ac (лат. Actinium). Не имеет стабильных изотопов. При нормальных условиях представляет собой тяжёлый серебристо-белый металл. Относится к семейству актиноидов.

История[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

От др.-греч. ἀκτίς — луч.

Нахождение в природе[править | править вики-текст]

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.

Свойства[править | править вики-текст]

Актиний — металл серебристо-белого цвета, тяжелый, мягкий, по внешнему виду напоминает лантан. Вследствие радиоактивности, в темноте светится характерным голубым цветом. Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой. Сильный восстановитель, реагирует с водой:

  \mathsf{ 2Ac + 6H_2O = 2Ac(OH)_3\downarrow + 3H_2\uparrow}

Разбавленными кислотами:

  \mathsf{ 2Ac + 6HCL = 2AcCL_3 + 3H_2\uparrow}

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[править | править вики-текст]

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 путем. 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:

 \mathsf{ AcF_3 + 3Li \rightarrow3 LiF + Ac } (1300-1350 °C, в атмосфере Ar)

Изотопы[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

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 радио-иммунотерапии.

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[править | править вики-текст]

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 много 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.

Примечания[править | править вики-текст]

  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[править | править вики-текст]

Каралова З. К., Мясоедов Б. Ф. «Актиний». М. Наука, 1982, 144 с.

Ссылки[править | править вики-текст]