Aktinider

Aktinider

Metalliskt uran
Allmän information
Gruppmedlemmar torium , protactinium , uran , neptunium , plutonium , americium , curium , berkelium , californium , einsteinium , fermium , mendelevium , nobelium , lawrencium
Öppningsperiod 1700-talet (uran) - 1900-talet (lawrencium)
Att vara i naturen väldigt liten
Kemiska egenskaper
Elektronisk konfiguration Lista Torium - [ Rn ] 6d 2 7s 2
Protactinium - [ Rn ] 5f 2 6d 1 7s 2
Uranium - [ Rn ] 5f 3 6d 1 7s 2
Neptunium - [ Rn ] 5f 4 6d 1 7s 2 R 6 7s - 5 2 Americium - [ Rn ] 5f 7 7s 2 Curium - [ Rn ] 5f 7 6d 1 7s 2 Berkelium - [ Rn ]



] 5f 9 6d 0 7s 2
Kalifornien — [ Rn ] 5f 10 7s 2
Einsteinium — [ Rn ] 5f 11 7s 2 Fermium
— [ Rn ] 5f 12 7s 2 Mendelevium
— [ Rn ] 5f 13 ] 7s 2
Nobelium 7s 2 Lawrencium - [ Rn ] 5f 14 7s 2 7p 1
Hitta en grupp i elektroniska block f-block
Toxikologiska data
Giftighet mycket radioaktiva grundämnen

Aktinider ( aktinider ) (från andra grekiska aktinos  - stråle) [1]  - en familj bestående av 15 radioaktiva kemiska grundämnen i grupp III av den 7:e perioden av det periodiska systemet med atomnummer 89-103.

Denna grupp består av torium , protactinium , uran , neptunium , plutonium , americium , curium , berkelium , californium , einsteinium , fermium , mendelevium , nobelium och lawrencium . Aktinium anses ofta, för att underlätta jämförelsen, tillsammans med dessa grundämnen, men det gäller inte aktinider [2] . Termen "aktinider" föreslogs av Viktor Goldshmidt 1937 [ 3] .

** AC Th Pa U Np Pu Am centimeter bk jfr Es fm md Nej lr

Studie och syntes

Liksom lantaniderna bildar aktiniderna en familj av element med liknande egenskaper. Två korsande grupper särskiljs från aktinider: " transuraniska grundämnen " - alla grundämnen som följer i det periodiska systemet efter uran och "transplutoniumelement" - alla efter plutonium.

Båda grupperna är inte begränsade till det angivna ramverket och när prefixet "trans-" anges kan de inkludera element efter lawrencium - rutherfordium etc. Jämfört med lantanider, som (förutom prometium ) finns i naturen i avsevärda mängder, aktinider är svårare att syntetisera. Men det finns undantag, till exempel är det lättast att syntetisera eller hitta uran och torium i naturen, sedan plutonium, protactinium, actinium, och först då supersällsynt curium , americium, neptunium, berkelium och californium [4] .

För närvarande används två huvudmetoder för att erhålla isotoper av transplutoniumelement (TPE): bestrålning av lättare element med neutroner eller accelererade laddade partiklar. Den första metoden är praktiskt taget den viktigaste, eftersom endast i kärnreaktorer , när källmaterialet bestrålas med ett högt neutronflöde, är det möjligt att erhålla viktmängder av transplutoniumelement. Fördelen med den andra metoden är att den gör det möjligt att erhålla grundämnen efter plutonium, och neutronbrist isotoper som inte bildas vid neutronbestrålning [4] .

1962-1966 gjordes ett försök i USA att syntetisera transplutoniumisotoper med hjälp av 6 underjordiska kärnvapenexplosioner  - Anacostia, Kennebec, Enchovi, Par, Skivstång och Cyclamen. För att studera produkterna från explosionen användes små stenprover, som bröts från explosionszonen direkt efter explosionen. Samtidigt var det inte möjligt att detektera isotoper av tunga grundämnen med ett massatal större än 257, även om relativt stora värden av T ½ för α-sönderfall förutspåddes för dem vid den tiden . Kanske hände detta på grund av att atomerna spontant klyvdes i hög hastighet , eller på grund av en annan karaktär av sönderfallet av mellanliggande isotoper ( neutronemission , fission ) [4] .

Från aktinium till neptunium

De första aktiniderna som upptäcktes var uran och torium . Uran upptäcktes av M. Klaproth 1789 i uranhartsmalm (namnet på grundämnet kommer från namnet på planeten Uranus ). M. Klaproth, som reducerade gul uranoxid med kol , fick en svart substans, som han misstog för en metall. Bara 60 år senare studerade den franske forskaren Eugene Peligot det och insåg att detta ämne är urandioxid . Samtidigt var atommassan felaktigt beräknad  - 120. Endast D. I. Mendeleev 1872 , på grundval av den lag han upptäckte, specificerade atommassan för uran - 240. Detta värde bekräftades experimentellt 1882 av K. Zimmerman [ 5] .

Torium upptäcktes av F. Wöhler [5] i ett mineral som hittades i Norge ( 1827 ). J. Berzelius studerade detta element i detalj ; han döpte den för att hedra den skandinaviska guden av åska och blixtar - Thor (1828).

Aktinium upptäcktes 1899 av M. Sklodowska-Curies assistent A. Debierne i avfall från bearbetning av uranharts , från vilket radium och polonium tidigare hade avlägsnats; det avslöjades i den fraktion i vilken lantanider koncentreras under malmbearbetning. Namnet på grundämnet "aktinium" kommer från latin.  actis  - stråle, utstrålning. Denna metall upptäcktes inte av sin egen strålning, utan av strålningen från dotterförmultningsprodukter [5] [6] .

Erhålla transuranelement [2] [4] [7]
Element Öppningsår Hur man skaffar
Neptunium 1940 Beskjutning av 238 U med neutroner
Plutonium 1941 Bombardering av 238 U av deuteroner
Americium 1944 Beskjutning av 239 Pu med neutroner
Curium 1944 Beskjutning av 239 Pu av a-partiklar
Berkelium 1949 Beskjutning av 241 Am av α-partiklar
Kalifornien 1950 Bombardering av 242 Cm av α-partiklar
Einsteinium 1952 Finns i produkterna från en termonukleär explosion
Fermi 1952 Finns i produkterna från en termonukleär explosion
Mendelevium 1955 Beskjutning av 253 Es av a-partiklar
Nobelium 1965 Bombardering av 243 Am med 15 N kärnor
Laurence 1961-1971 252 Jfr bombardemang med 10 B kärnor osv.

På grund av den höga likheten mellan aktinium och lantan och den obetydliga fördelningen av aktinium var det under lång tid inte möjligt att isolera det i sin rena form. Rent aktinium bröts först 1950 . För grundämnet är för närvarande 31 isotoper med massnummer 206-236 och 8 exciterade isomera tillstånd av några av dess nuklider kända . Den mest stabila är aktiniumisotopen 227 Ac , som har en halveringstid T ½ = 21,77 år [8] .

År 1917 upptäcktes den långlivade isotopen av protactinium av O. Hahn och L. Meitner . Namnet "protactinium" betyder att en atom av detta element kan bilda aktinium. För närvarande är 29 protactiniumisotoper med massnummer 212-240 och 3 exciterade isomera tillstånd kända för några av dess nuklider . Den mest stabila nukliden är 231 Pa , vars halveringstid är 3,28⋅10 4 år [8] .

De flesta av transuranelementen har redan studerats i tillräcklig utsträckning, men det är inte nödvändigt att tala om produktionsmängderna av dessa element, exklusive plutonium och americium , och deras föreningar.

Enrico Fermi var den första som antydde existensen av transuranelement , vilket var resultatet av ett antal av hans experiment 1934 [9] [10] .

Syntesen av neptunium -isotopen 239 Np , som utfördes i maj 1940 av E. McMillan och F. Abelson , markerade början på upptäckten av transuranelement [11] . Under de följande åren genomfördes kärnfusion av andra isotoper av neptunium [12] .

Aktinider har studerats grundligt av G. Seaborg och hans skola under de senaste decennierna . Med Seaborgs deltagande syntetiserades de flesta transuranelementen.

Från plutonium

Transuranelement finns nästan aldrig i naturen. För att få dem används kärnreaktioner som sker i kärnreaktorer. Så till exempel omvandlas uran-238 i en reaktor under inverkan av neutroner delvis till plutonium-239 . I det här fallet sker följande reaktioner:

Med ytterligare absorption av neutroner omvandlas 239 Pu till 241 Pu , som på grund av β-sönderfall omvandlas till 241 Am .

På så sätt fick Enrico Fermi och hans medarbetare i världens första reaktor " Chicago Woodpile-1 " för första gången betydande mängder plutonium-239, som användes för att skapa kärnvapen [13] .

Aktinider med de högsta serienumren erhölls genom att bombardera uran-, plutonium-, curium- eller californiumkärnor med kväve, syre, kol, neon och borjoner vid tunga jonacceleratorer. Således var en av de första metoderna för syntesen av nobelium  bombarderingen av ett uran-238- mål med neon-22- kärnor i reaktionen

.

De första isotoperna av TPE - americium-241 och curium-242  - syntetiserades 1944 av G. Seaborg, James och A. Giorso [14] . Curiumisotoper erhölls genom att bombardera plutonium-239 kärnor med heliumjoner med en energi på 32 MeV:

.

Dessutom isolerades isotoperna av americium-241 och curium-242 från plutonium bestrålat med neutroner i en reaktor , där de bildades som ett resultat av nukleära transformationer [4] .

När curium-242 bombarderas med α-partiklar, bildas californiumisotopen 245Cf . Berkelium-244 erhölls från americium-241 med användning av en liknande reaktion .

1945 isolerade Kenningham först den fasta föreningen av en av TPE:erna, americiumhydroxid. Under de kommande 3-4 åren ackumulerades milligrammängder americium och mikrogrammängder av curium, vilket gjorde det möjligt, som ett resultat av bestrålningen av americium och curium, att syntetisera isotoper av berkelium (Thomson, 1949) och californium (Thomson) 1950). Viktmängderna av dessa grundämnen isolerades mycket senare, 1958 (Kenningham och Thomson), och den första californiumföreningen (CfOCl) erhölls först 1960 (Kenningham och Walman).

Einsteinium och fermium isolerades av en grupp amerikanska forskare från University of California , Argonne National Laboratory och Los Alamos Scientific Laboratory 1952-1953 från produkterna från Mikes termonukleära explosion den 1 november 1952 . Som ett resultat av den momentana bestrålningen av uran-238 med ett stort flöde av neutroner som uppstod under en termonukleär explosion, bildades tunga uranisotoper, inklusive uran-253 och uran-255, vars β - sönderfall så småningom producerade einsteinmium- 2 -255 isotoper . Einsteinium hittades av en grupp amerikanska forskare ledda av A. Ghiorso 1952 och uppkallad efter den store fysikern - A. Einstein . Fermium identifierades först av den amerikanske vetenskapsmannen A. Ghiorso 1953 i form av fermium-255 isotopen som anges ovan. Fermium är uppkallat efter fysikern E. Fermi, som gjorde ett stort bidrag till utvecklingen av modern teoretisk och experimentell fysik [14] . De första viktmängderna (submikrogram) av einsteinium isolerades 1961 av Kenningham och medarbetare. Fermium och högre TPE med högre atomnummer har ännu inte erhållits i viktmängder.

Den första isotopen av mendelevium 256 Md syntetiserades i februari 1955 (G. Seaborg et al.) genom att bestråla einsteinium-253 med heliumjoner. För syntesen av grundämnena efter Mendelevium behövde en ny metod användas - bestrålningen av kärnorna av uran och transuranelement med tunga multipelladdade joner. På grund av det extremt låga utbytet och korta halveringstider för isotoper av de transmendeleviska elementen som syntetiseras i dessa reaktioner, har identifieringen av dem visat sig vara mycket svår och inte alltid tillförlitlig. Som regel, i de första arbetena om syntes av element med Z ≥ 102, identifierades de erhållna isotoperna med rent fysikaliska metoder, enligt arten av strålning och dotterförfallsprodukter.

Försök att erhålla nobeliumisotoper har utförts sedan 1957 , men det första tillförlitliga resultatet bör betraktas som syntesen av nobeliumisotopen 256 No , som utfördes av G. Flerov 1963 . Neon-22 användes för att producera denna isotop .

År 1961 erhöll A. Ghiorso och medarbetare den första isotopen av lawrencium genom att bestråla californium (huvudsakligen californium-252 ) med bor-10- och bor-11- joner ; massnumret för denna isotop var inte exakt fastställt (kanske 258 eller 259) vid den tiden. Lawrencium isotopen 256 Lr syntetiserades 1965 av G. Flerov med hjälp av nuklider 243 Am och 18 O identifierades mer tillförlitligt .

Isotoper

År 1982 var 24 isotoper av aktinium kända , för närvarande är 31 isotoper av aktinium och 8 mer exciterade isomera tillstånd av några av dess nuklider kända [8] . Tre isotoper hittades i naturen - 225 Ac , 227 Ac och 228 Ac , resten erhålls på konstgjord väg. I praktiken används tre naturliga isotoper. Actinium-225 är en medlem av den radioaktiva neptunium-serien ; upptäcktes först 1947 som en sönderfallsprodukt av uran-233 . Om 1 g uran-233 hålls i ett år, kommer aktiviteten av 225 Ac som bildas i provet att vara 1,8⋅10 6 sönderfall per minut. Denna nuklid är en α-emitter med en halveringstid på 10 dagar. Aktinium-225 är mindre tillgängligt än aktinium-228, men i praktiska termer är det mer lovande som radioaktivt spårämne [6] .

Actinium-227 är en medlem av den radioaktiva uran-aktinium-serien . Det förekommer i alla uranmalmer, men i små mängder. För 1 g uran vid radioaktiv jämvikt finns det bara 2⋅10 −10 g 227 Ac. Halveringstiden för 227 Ac isotopen är 21,77 år [6] [8] .

Actinium-228 är en medlem av den radioaktiva toriumserien ; upptäcktes av O. Gan 1906 . Denna isotop bildas under sönderfallet av 228 Ra . 1 ton torium innehåller 5⋅10 −8 g 228 Ac. Isotopen är en β - emitter med en halveringstid på 6,15 timmar [6] .

Av isotoper av protactinium är 29 nuklider med massnummer av 212–240 [8] och 3 exciterade isomera tillstånd av några av dess nuklider kända . Av denna mängd finns endast två nuklider - 231 Pa och 234 Pa  - i naturen, resten syntetiseras. Livslängden för alla isotoper, med undantag för protactinium-231, är kort. Ur praktisk synvinkel är den långlivade isotopen 231 Pa och artificiell 233 Pa de viktigaste . Protactinium-233 är en mellanprodukt i produktionen av uran-233 , den är också den mest tillgängliga bland andra artificiella isotoper av protactinium. Enligt dess fysikaliska egenskaper (halveringstid, γ-strålningsenergi , etc.) är det ett lämpligt ämne för kemisk forskning. Tack vare denna isotop erhölls mycket värdefull kemisk information om protactiniums kemi. Strålningsaktiviteten för protactinium-233 är cirka 20 000 Ci . Protactinium-233 är en β-emitter med en halveringstid på 26,97 dagar [8] [17] .

Uran har 25 av sina isotoper med massnummer 217-242 [15] . För uran är närvaron av 6 isomera tillstånd av några av dess nuklider känd. I naturen finns uran i avsevärda mängder i form av tre isotoper - 234U , 235U och 238U . Av alla andra är den viktigaste 233 U, som erhålls som slutprodukten av transformationer vid bestrålning av 232 Th med långsamma neutroner . 233 U- kärnan har ett effektivt termisk neutronklyvningstvärsnitt jämfört med 235 U. Av majoriteten av uranisotoper anses uran-238 vara det lämpligaste för att studera kemiska egenskaper, eftersom halveringstiden är 4,4⋅10 9 år [18 ] .

I vår tid är 19 isotoper av neptunium kända med masstal från 225 till 244 [15] . För arbete med isotoper används vanligtvis långlivade 237 Np (T ½ = 2,20⋅10 6 år) och kortlivade 239 Np, 238 Np. Den viktigaste av dessa är neptunium-237 . Denna isotop är mest lämplig för att studera fysikaliska och kemiska egenskaper. Spektrumet för denna isotop är mycket komplext och består av mer än 20 monoenergetiska linjer. Användningen av stora mängder 239 Np i ett kemiskt laboratorium kompliceras av dess höga radioaktivitet [12] .

För de flesta neptuniumnuklider med ett masstal från 231 till 241 sträcker sig spridningen i halveringstider från 7,3 min ( 240m Np) till 2,2⋅10 6 år [12] .

För isotoper av americium är för närvarande 16 nuklider med massnummer från 232 till 248 kända [15] . De viktigaste av dessa är 241 Am och 243 Am, som båda är alfasändare; har mjuk men intensiv γ-strålning; båda kan erhållas i isotopiskt ren form. Americiums kemiska egenskaper studerades huvudsakligen på 241 Am, men senare viktmängder på 243 Am blev tillgängliga, vilket är bekvämare för kemiska studier, eftersom det är nästan 20 gånger mindre aktivt än americium-241. Nackdelen med 243 Am-isotopen är närvaron av en kortlivad dotterisotop av neptunium-239, som måste beaktas vid bestämning av γ-aktivitet [4] .

För närvarande är 19 curiumisotoper kända [15] . De mest tillgängliga av dem - 242 Cm, 244 Cm är α-emittrar , men har mycket kortare halveringstider än de för americium isotoper. Dessa isotoper har nästan ingen γ-strålning , men spontan klyvning och tillhörande utsläpp av neutroner är märkbar . Längre livslängd curiumisotoper ( 245-248 Cm, alla α-emittrar) bildas som en blandning när plutonium eller americium bestrålas med neutroner. Curium-246 dominerar i denna blandning med inte särskilt lång bestrålning, och sedan börjar curium-248 att ackumuleras. Båda dessa isotoper, särskilt 248 Cm, har långa halveringstider och är mycket bekvämare för kemisk forskning än 242 Cm och 244 Cm; men de har också en ganska hög grad av spontan fission. Den mest levande isotopen av curium, 247 Cm, bildas inte i stora mängder på grund av stark fission av termiska neutroner.

Berkelium har 14 kända isotoper med massnummer 238–252 [15] . Den enda som finns i stora mängder, 249 Bk, har en relativt kort halveringstid (330 dagar) och avger huvudsakligen mjuka β-partiklar som är obekväma för registrering. Den har också en svag alfa-emission (1,45⋅10 −3  % i förhållande till β-emission), som ibland används för att identifiera denna isotop. En långlivad isotop av berkelium-247 med en halveringstid på 1380 år är känd för att ha alfastrålning, men den har ännu inte erhållits i viktmängder. Bildandet av en isotop under neutronbestrålning av plutonium sker inte på grund av β-stabiliteten hos curiumisotoper med ett masstal mindre än 248 [4] .

Isotoper av kalifornium med massnummer 237-256 bildas i en kärnreaktor [15] , liksom andra. Californium-253-isotopen är en β-sändare, och alla andra är α-emittrar. Dessutom kännetecknas isotoper med jämna massatal ( 250 Cf, 252 Cf och 254 Cf) av en hög grad av spontan fission, särskilt californium-254 isotopen, där 99,7% av sönderfallen sker genom spontan fission. Det är värt att notera isotopen californium-249, som har en ganska lång halveringstid (352 år) och svag spontan fission. Denna isotop har också en stark γ-strålning, vilket avsevärt kan underlätta dess identifiering. 249Cf- isotopen produceras inte i stora mängder i en kärnreaktor på grund av det långsamma β-sönderfallet av moderisotopen 249Bk och det stora interaktionstvärsnittet med neutroner, men den kan ackumuleras i isotopiskt ren form som en produkt av β -förfall av tidigare isolerade 249Bk . Kalifornium separerat från plutonium bestrålat i reaktorn innehåller huvudsakligen 250 Cf och 252 Cf isotoper ( 252 Cf dominerar vid ett högt integrerat neutronflöde ), och att arbeta med det är svårt på grund av kraftig neutronstrålning [4] .

Egenskaper hos vissa jämviktspar av TPE-isotoper [4]
moderisotop T½ _ Dotter isotop T½ _ WURR
243 på morgonen 7370 år 239Np _ 2,35 dagar 47,3 dagar
245 cm _ 8265 år 241 Pu 14 år 129 år gammal
247 cm _ 1,64⋅10 7 år 243 Pu 4,95 timmar 7,2 dagar
254 Es 270 dagar 250 Bk 3,2 timmar 35,2 timmar
255 Es 39,8 dagar 255 fm 22 timmar 5 dagar
257 fm 79 dagar 253 jfr 17,6 dagar 49 dagar

Det finns 16 kända isotoper av einsteiniumisotoper med massatal från 241 till 257 [15] . Den mest tillgängliga av dess isotoper är 253 Es, en α-sändare med en halveringstid på 20,47 dagar, som har en relativt svag γ-strålning och en låg hastighet av spontan fission jämfört med Kaliforniens isotoper. Vid längre exponering bildas även långlivade 254 Es (T ½ = 275,5 dagar) i reaktorn [4] .

Av fermiumisotoperna är 19 nuklider kända med masstal från 242-260. Isotoper 254 Fm, 255 Fm, 256 Fm är α-emittrar med korta halveringstider (timmar) och kan därför inte isoleras i viktmängder. Men med en längre och kraftfullare bestrålning kan man tydligen förvänta sig ansamling av märkbara mängder av den långlivade isotopen fermium-257 (T ½ = 100 dagar). Alla fermiumisotoper, inklusive 257 Fm, kännetecknas av mycket höga hastigheter av spontan fission [4] [19] .

För mendelevium är 15 nuklider kända med masstal från 245 till 260 [15] . Alla studier av mendeleviumisotopers egenskaper utfördes med 256 Md, som sönderfaller huvudsakligen genom elektroninfångning (α-strålning ≈ 10%) med en halveringstid på 77 minuter. Den känd långlivade isotopen 258 Md (T ½ = 53 dagar), är också en alfasändare. Båda dessa isotoper är härledda från isotoper av einsteinium ( 253 Es respektive 255 Es), så förmågan att erhålla mendeleviumisotoper begränsas av mängden tillgängligt einsteinium .

Långlivade isotoper av nobelium har korta halveringstider; i analogi har alla efterföljande grundämnen efter aktinider allt kortare (på vissa ställen) halveringstider. För detta element är 11 av dess nuklider kända med masstal från 250 till 260 och 262. Studien av de kemiska egenskaperna hos nobelium och lawrencium utfördes med isotoperna 255 No (T ½ \u003d 3 min.) och 256 Lr (T ½ \u003d 35 sek.). Den längsta livslängden 259 No (T ½ ≈ 1,5 timmar) syntetiserades 1970 i Oak Ridge , USA.

Fördelning i naturen

Torium och uran har den högsta förekomsten bland aktiniderna; deras atomära clarks är 3⋅10 −4  % respektive 2⋅10 −5  %. I jordskorpan finns uran i form av mineralformen uraninit  - U 3 O 8 (hartsmalm, uranbeck), samt karnotit  - KUO 2 VO 4 3H 2 O , otenit  - Ca (UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 nH 2 O, etc. De två sista mineralerna är gula. Uran finns också i nästan alla mineralformer av sällsynta jordartsmetaller ( fergusonit , samarskite , euxenite , etc.).

Uran förekommer i naturen i form av isotoper 238U (99,2739%), 235U ( 0,7204 %) och 234U ( 0,0057 %). Av dessa har 238 U den längsta halveringstiden (T ½ = 4,51⋅10 9 år).

Ledande länder inom uranbrytning [20] :

Uran är ett av de sällsynta och spridda grundämnena. Innehållet av uran i jordskorpan är cirka 2⋅10 −4  %. De totala reserverna av uran uppgår till miljontals ton. Av mineralformerna av uran är cirka 200 mineraler kända, de flesta tillhör oxider med varierande sammansättning (se ovan: karnotit, otenit) [21] .

De mineraler som är rikast på torium är torianit (ThO 2 ), torit (ThSiO 4 ), monazit , sheralit (( Th , Ca , Ce )(PO 4 ,SiO 4 )), torohumit (Th(SiO 4 ) 1−x (OH ) ) 4x ). Torium , såväl som uran, åtföljs av mineralformer av nästan alla sällsynta jordartsmetaller. Rika fyndigheter av monazitsand finns i Indien, Brasilien, Australien, Afrika, Kanada, USA och Ceylon.

Fördelningen av aktinium i jordskorpan är mycket liten (atomic clarke 5⋅10−15 %  ). Man uppskattar att den totala fördelningen av aktinium i jordskorpan är 2600 ton, medan exempelvis halten radium är 40 miljoner ton [17] . Aktinium finns i sådana naturliga material som sulfid, silikat, syrehaltiga mineraler; i naturligt vatten - i ännu mindre mängder, jämfört med uranmalmer. Innehållet av aktinium i de flesta naturliga föremål motsvarar isotopjämvikten hos moderisotoperna 235 U. Mineraler som molybdenit , karbonat , kassiterit , kvarts , pyrolusit etc. har ett ökat innehåll av detta grundämne Aktinium kännetecknas av en låg migrationsförmåga och rörelse, det vill säga fördelningen av aktinium är mindre jämfört med uran [6] .

Vanligare är protactinium , vars atomära clarke är 10–12  %. Protactinium hittades i uranmalm 1913 av K. Fayans och O. Göring [5] . Det totala innehållet av protactinium i jordskorpan (litosfären) i enlighet med innehållet av uran (isotoper av protactinium bildas vid sönderfallet av 235 U) är 4,4⋅10 7 t. Innehållet i bergarter av vulkaniskt ursprung är 0,8⋅10 −6 g/t, och i järnmeteoriter 0,02⋅10 −6 g/t [17] .

Halveringstiden för den längsta livslängden isotopen 237Np är försumbar jämfört med jordens ålder, så neptunium finns praktiskt taget inte i naturliga mineraler . På jorden kan dess nuklider praktiskt taget endast bildas med hjälp av kärnreaktioner . Neptunium finns i mineraler som en mellanliggande sönderfallsprodukt av andra isotoper [12] .

Innehåll av plutonium i uran- och toriummalmer [22]
Malm Plats Uranhalt
, %
239 Pu/malm -förhållande (i vikt)		 Förhållande
239 Pu/U (⋅10 12 )
uranit Kanada 13.5 9,1⋅10 −12 7.1
uranit Belgiska Kongo 38 4,8⋅10 −12 12
uranit Colorado femtio 3,8⋅10 −12 7.7
Uranitkoncentrat Belgiska Kongo 45,3 7⋅10 −12 femton
Monazit Brasilien 0,24 2,1⋅10 −14 8.3
Monazit norra Carolina 1,64 5,9⋅10 −14 3.6
fergusonit — 0,25 <1⋅10 −14 <4
Carnotite — tio <4⋅10 −14 <0,4

Förekomsten av små mängder plutonium i mineralformer av uran etablerades först 1942. Den övre gränsen för överflöd på jorden av 244 Pu, den längsta livslevda plutoniumisotopen, är 3⋅10 −22 g/g. Det är känt att beckblende och karnotit , som finns i Kanada och i delstaten Colorado, innehåller en liten mängd α-emitterande plutoniumisotop 239 Pu. Innehållet av plutonium i ett antal uranmalmer bestämdes, följt av separering av plutonium från restprodukter från 239 Pu-produktion. I ingen av dessa mineralformer (se tabell) har en annan plutoniumisotop än plutonium-239 isolerats . Inget plutonium hittades i månens jordprov [22] .

Men isoleringen av naturligt plutonium även från de uranmalmer som är mest anrikade på detta grundämne är opraktisk och kan inte ersätta den konstgjorda produktionen av detta grundämne. Detta indikeras av det faktum att för separationen av mikrogrammängder plutonium kommer det att vara nödvändigt att bearbeta 100 ton plutoniummalmkoncentrat för varje mikrogram plutonium som separeras [22] .

Får

I de flesta fall, för att erhålla en ren substans av element, används nedbrytning av den kemiska föreningen av detta element, vanligtvis genom att reagera dess oxid, fluorid, etc. med väte . Denna metod är dock inte tillämpbar på aktinider, eftersom de är mycket sällsynta i naturen, och därför används mer komplexa metoder för att rena föreningar och sedan erhålla element från denna grupp.

Oftast används fluorider för att isolera rena aktinidföreningar , eftersom de är dåligt lösliga i vatten och lättare kan avlägsnas genom en utbytesreaktion . Aktinidfluorider reduceras med kalcium , magnesium eller barium , eftersom de är jämförelsevis mer aktiva än de tredje och efterföljande undergrupperna. Till exempel bryts metalliskt americium genom inverkan av bariumånga på dess trifluorid [5] :

Andra bryts på samma sätt. Plutonium isoleras från sin tetrafluorid (PuF 4 ) genom att reducera den:

Uranmetall bryts också från tetrafluorid (UF 4 ), men magnesium används som reduktionsmedel :

Bland aktiniderna är torium och uran de som är lättast att bryta. Torium bryts huvudsakligen från monazit . I detta fall behandlas toriumdifosfat (Th(PO 4 ) 2 ) med föroreningar av sällsynta jordartsmetaller , som fälls ut vid ett förhöjt pH i sulfatlösningen, med salpetersyra , och toriumnitrat extraheras med tributylfosfat . Torium separeras ännu bättre från REE från sura lösningar i närvaro av rhodanidjoner .

Vid bearbetning av monazit genom sönderdelning av en 45% natriumhydroxidlösning (vid 140 ° C), extraheras först blandade metallhydroxider, som sedan filtreras (vid 80 ° C), tvättas med vatten och löses i koncentrerad saltsyra . Därefter neutraliseras den sura lösningen med hydroxider till pH=5,8. I det här fallet faller toriumhydroxid (Th(OH) 4 ) ut med föroreningar av hydroxider av sällsynta jordartsmetaller (3%), varav huvuddelen förblir i lösning [5] .

Toriumhydroxid löses i en oorganisk syra och renas igen från sällsynta jordartsmetaller. Metoden för att lösa upp toriumhydroxid i salpetersyra anses vara mer effektiv, eftersom den extraherade lösningen kan renas genom extraktion med organiska lösningsmedel:

Men toriumkoncentrat löser sig inte helt i salpetersyra. Det löser sig bättre i väteklorid och bildar toriumklorid och vatten.

Det är möjligt att separera torium från sällsynta jordartsmetaller (när deras koncentration är låg) genom utfällning av toriumoxalat från sura lösningar. Men den mest lovande metoden är extraktion av toriumsalter med organiska lösningsmedel som inte blandas med vatten [5] .

Toriummetall separeras från vattenfri oxid, klorid eller fluorid med kalcium i en inert atmosfär :

.

Ibland bryts torium genom elektrolys av uppvärmd fluorid i en blandning av natrium- och kaliumklorider. Elektrolys utförs vid 700-800 °C i en grafitdegel . Mycket rent torium bryts genom nedbrytning av dess jodid med Van Arkel och de Boer-metoden .

Uran bryts ur sina malmer på en mängd olika sätt. Först sätts malmen i brand, sedan behandlas den med syror så att uranet går över i löst tillstånd. Vid användning av svavelsyra , som endast löser föreningar av sexvärt uran, måste även oxider (MnO 2 , järnsalter, etc.) tillsättas för att omvandla fyrvärt uran till sexvärt. I nästa steg separeras uran från föroreningar. För att göra detta filtreras lösningen, och ibland extraheras uransalter direkt från massan med organiska lösningsmedel ( dietyleter , tributylfosfat ). Från en nitratlösning är det bäst att extrahera uran i en fotogenlösning av TBP . I detta fall går komplexet - UO 2 (NCS) 2 ·2TBF [5] in i den organiska fasen .

När lösningen, som består av uransalter, filtreras från den olösliga fällningen kan uranet isoleras genom utfällning med hydroxider (som (NH 4 ) 2 U 2 O 7 ) eller väteperoxid (som UO 4 2H 2 O).

Om det finns en inblandning av mineraler som dolomit , magnesit etc. i uranmalm, och de neutraliserar en stor mängd syra när syra verkar på uranmalm ( neutraliseringsreaktion ), är det mer ändamålsenligt att använda karbonatmetoden för nedbrytning av uranmalm. Huvudreagenset för detta är en vattenlösning av soda , som omvandlar uran till en löslig komplex förening  - [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− . Denna förening är stabil i vattenlösningar vid låga koncentrationer av hydroxidjoner . Användningen av natriumkarbonat är fördelaktig eftersom när det används, förutom uran, finns praktiskt taget alla andra metaller kvar som en fällning. Fördelen med karbonatmetoden för nedbrytning av uranmalmer i förhållande till syrametoden är frånvaron av frätande egenskaper hos arbetslösningar. Nackdelen med denna metod är att fyrvärda uranföreningar inte löser sig i närvaro av natriumkarbonat . Därför, för fullständig rening av uran, behandlas malmen med soda när den värms upp och en engångstillförsel av syre under tryck :

.

Det kan ses från denna ekvation att det bästa lösningsmedlet för uran vid karbonatbearbetning är en blandning av karbonat med dess bikarbonat. När ett genomsnittligt karbonat tas, på grund av lösningens höga pH , kan en del av uranet falla ut som diuranat. Diuranat isoleras från karbonatlösningar genom att reducera det med väte i närvaro av nickel . Detta resulterar i olösligt urantetrakarbonat [5] .

En annan lovande metod är användningen av högpolymerhartser som polyelektrolyter . I hartser sker jonbyte , vilket resulterar i frigöring av uran. Med denna metod kan uran isoleras från både sura och basiska (karbonat)lösningar. Eftersom uran, jämfört med andra transuranmetaller, lättare skapar anjoniska komplex, till exempel [UO 2 (SO 4 ) 2 ] 2− , [UO 2 (CO 3 ) 3 ] 4− är det bättre att använda anjonbytare med kvartära ammoniumgrupper R 4 N + A − .

Uran tvättas ur anjonbytaren med en lösning av ammoniumnitrat eller salpetersyra .

Efter separation isoleras uran i form av uranylnitrat - UO 2 (NO 3 ) 2 6H 2 O. Från det, vid upphettning, erhålls uran (VI)-oxid, som, när den reduceras med väte, omvandlas till dioxid:

Under inverkan av vätefluorid på urandioxid bryts urantetrafluorid , som sedan kan reduceras med magnesium till metalliskt uran:

För att isolera plutonium från klyvningsprodukter av radioaktiva material löses neutronbestrålat uran i salpetersyra. Ett reduktionsmedel ( FeSO 4 , eller H 2 O 2 ) tillsätts till den resulterande lösningen , som omvandlar plutonium från oxidationstillståndet +6 till +4, och uran blir kvar i form av uranylnitrat (UO 2 (NO 3 ) 2 ). Efter behandling med ett reduktionsmedel neutraliseras lösningen med ammoniumkarbonat till pH=8. I detta fall faller Pu 4+ ut [5] .

Du kan också använda en annan metod. Efter reduktion av nitratlösningen med gasformigt svavel tillsätts fluorvätesyra och lantanjoner fälls ut och med detta fälls även plutonium- och neptuniumfluorider (M 4+ ) ut. Efter filtrering och tvättning behandlas fluorfällningen med kaliumbromat för att oxidera neptunium till , som går i lösning. Vidare, med hjälp av starkare oxidationsmedel, omvandlas plutonium till Pu 6+ och separeras därigenom från lantaniderna .

Ofta, för separation av plutonium och andra aktinider, med början med uran, används extraktion med tributylfosfat. Först extraheras Pu 4+ och U 6+ nitrater , och sedan bringas extraktionsmedlet i kontakt med hydrazin och det reducerade plutoniumet tvättas ut [5] .

Preparat som innehåller aktinium är förorenade med sällsynta jordartsmetaller. Svårigheten med att rena aktinium förvärras av likheterna mellan aktinium och lantan, vilket gör det svårt att separera aktinium. Aktinium kan erhållas på flera sätt - genom kärnreaktioner eller genom separation, utfällning eller jonbytesmetoder. I det första fallet används en kärnreaktion som involverar radiumisotoper . I det andra fallet används kemiska metoder för att erhålla aktinium - jonbytesreaktioner, rening från föroreningar med hjälp av reaktioner. Utöver de ovan beskrivna metoderna för att separera aktinium från föroreningar finns det kromatografimetoder, extraktionsmetoder, elektrokemi och andra metoder som även är tillämpliga på andra aktinider [6] .

Egenskaper

Aktinider liknar lantanider i egenskaper, men det finns skillnader mellan dem. Skillnaden mellan de två grupperna förklaras av det faktum att i aktinider avbryts fyllningen av de yttre elektronskalen  - den sjätte (grupp 6d) och den sjunde (efter uppkomsten av 7s 2 elektrongruppen ), och under övergången från varje föregående aktinid till nästa inträffar (huvudsakligen, och med början från curium - exklusivt) fyllningen av f-elektroner i det femte elektronskalet. I aktinider, i analogi med lantanider, fylls f-skiktet i det fjärde elektronskalet [23] .

Det första experimentella beviset på fyllningen av det femte f-elektronskalet i området för tunga grundämnen nära uran erhölls av E. Macmillan och F. Abelson 1940 [23] .

Radierna för aktinidjoner , liksom lantanidjoner, minskar monotont med en ökning av ordningsnumren för elementen. Aktinidjoner är paramagnetiska , och värdet på gram-jonens magnetiska förmåga för båda typerna av katjoner ändras lika beroende på antalet f-elektroner [5] .

Ungefärliga (ungefärliga) färger på aktinidjoner i vattenlösning [25]
Oxidationstillstånd 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99
+3 AC 3+ Th3 + Pa 3+ U 3+ Np 3+ Pu3 + Är 3+ cm 3+ Bk 3+ jfr 3+ Es 3+
+4 Th4 + Pa 4+ U 4+ Np 4+ Pu4 + Är 4+ cm 4+ Bk4 + CF4 +
+5 PaO2 + _ UO 2+ _ Npo2 + _ PuO2 + _ AmO2 + _
+6 UO 2 2+ NpO22 + _ PuO22 + _ AmO22 + _
+7 NPO 2 3+ PuO23 + _ [AmO 6 ] 5−

Fysiska egenskaper

Ur en fysisk synvinkel är aktinider typiska metaller . Alla är mjuka, har en silverfärgad färg, en ganska hög densitet och plasticitet. Vissa av dessa metaller kan skäras med en kniv. Torium liknar mjukt stål i hårdhet . Ark kan rullas ut av uppvärmd ren torium, tråd kan dras. Torium väger nästan hälften av uran och plutonium, men är hårdare än båda. Alla aktinider är radioaktiva till viss del . Av dessa finns endast torium och uran i naturen i nämnvärda mängder.

Fysikaliska egenskaper hos vissa aktinider [5] [22] [26]
metallnamn Densitet, g/cm³,
vid 25 °C		 Smältpunkt, °С Färg Neutronfångstvärsnitt
, lada		 En atoms radie, Å
Aktinium tio 1050 Silvervit — 1,88
Torium 11.7 1750 Silvervit 7,57 1,798
Protaktinium 15.4 1572 Silvervit — 1,774
Uranus 19.1 1135 Silvervit 7,68 (naturlig blandning) 1,762
Neptunium 20.2 644 Silver — 1,759
Plutonium 19.7 640 Silvervit — 1,58 [27]
Americium 12 1176 Silver — 1,82
Curium 13.51 1345 Silver — 1,74
Berkelium [28] 13.25 986 Silvervit — 1,70
Kalifornien 15.1 900 Silvervit — —
Einsteinium — 860 Silver — —
Fermi — 1527 — — —
Mendelevium — 827 — — —
Nobelium — 827 — — —
Laurence — 1627 — — —

Alla aktinider, utom aktinium, kännetecknas av polymorfism .

Plutonium har sju polymorfer, medan uran, neptunium och kalifornium har tre. Kristallstrukturerna av protactinium, uran, neptunium och plutonium har inga analoger bland lantaniderna i deras komplexitet och liknar mer strukturerna hos 3D-övergångsmetaller. Ljusa aktinider vid smältpunkten har ett kroppscentrerat gitter, och utgående från plutonium-ansiktscentrerat [21] .

Smälttemperaturen för aktinider ändras icke-linjärt med en ökning av antalet f-elektroner. Med en ökning av antalet av dessa elektroner minskar smälttemperaturen först (från protactinium till plutonium) och sedan (från americium till curium) ökar. Den unikt låga smältpunkten för neptunium och plutonium förklaras av hybridiseringen av 5f- och 6d-orbitaler och bildandet av riktningsbindningar i dessa metaller. Från curium till einsteinium sjunker smältpunkten igen och stiger sedan till ett maximum vid fermium. En liknande smälttemperaturkurva upprepas från fermium till lawrencium [21] .

Aktinider från americium till einsteinium vid vilken temperatur som helst under smältpunkten kännetecknas av ansiktscentrerade kubiska och hexagonala täta packningar. För transuranelement förstärks likheten med metalliska lantanider - vid rumstemperatur är kristallstrukturerna för aktinider från americium till californium och lätta lantanider liknande.

Jämförande egenskaper hos radierna för lantanid- och aktinidjoner [5]
Lantanider Radier av Ln 3+ joner , Å Aktinider M3 + jonradier , Å Jonradier M 4+ ,​Å
Lantan 1,061 Aktinium 1.11 —
Cerium 1,034 Torium 1.08 0,99
Praseodym 1,013 Protaktinium 1,05 0,93
neodym 0,995 Uranus 1.03 0,93
Prometium 0,979 Neptunium 1.01 0,92
Samarium 0,964 Plutonium 1.00 0,90
Europium 0,950 Americium 0,99 0,89
Gadolinium 0,938 Curium 0,98 0,88
Terbium 0,923 Berkelium — —
Dysprosium 0,908 Kalifornien — —
Holmium 0,894 Einsteinium — —
Erbium 0,881 Fermi — —
Thulium 0,869 Mendelevium — —
Ytterbium 0,858 Nobelium — —
Lutetium 0,848 Laurence — —

Kemiska egenskaper

Alla aktinider är reaktiva metaller.

Liksom lantanider är 5f-element mycket reaktiva mot syre, halogener, kväve och svavel. Således oxideras torium, uran och neptunium långsamt i luft redan vid rumstemperatur. Rent plutonium kvar i luften är pyrofor .

Skillnaden mellan de kemiska egenskaperna hos aktinider och lantanider visar sig i att aktinider reagerar lättare och har olika valenstillstånd. Detta förklaras av den mindre storleken på 5f-orbitaler jämfört med 4f-orbitaler, deras screening av externa elektroner och därför förmågan att lättare expandera bortom 6s- och 6p-orbitaler. Aktinider är benägna att hybridiseras . Detta är särskilt karakteristiskt för de grundämnen vars atomer har ett litet antal 5f-elektroner. Detta förklaras av det faktum att energierna för undernivåerna 5f, 7s och 6d är mycket nära [5] .

De flesta av elementen i denna grupp kan ha olika oxidationstillstånd , och följande oxidationstillstånd förekommer i de mest stabila föreningarna [5] :

När det gäller kemiska egenskaper liknar aktinium lantan, vilket först och främst förklaras av deras liknande joniska radier. Liksom lantan har aktinium endast ett oxidationstillstånd på +3. Aktinium, till skillnad från lantan, uppvisar en svagare reaktivitet och mer uttalade grundläggande egenskaper. Bland de övriga treladdade jonerna utmärker sig Ac 3+ genom närvaron av de svagaste sura egenskaperna, det vill säga att aktinium i vattenlösningar hydrolyseras endast i liten utsträckning [6] [21] .

Torium kännetecknas av hög kemisk aktivitet. För torium, såväl som för elementen i den fjärde gruppen, är oxidationstillståndet +4. På grund av frånvaron av elektroner i 6d- och 5f-orbitalen är fyrvärda toriumföreningar färglösa. I lösningar av toriumsalter vid pH < 3 dominerar [Th(H 2 O) 8 ] 4+ katjoner . Th 4+ -jonen har en ovanligt stor radie; beroende på koordinationsnumret kan det ta värden från 0,95 till 1,14 Å. Det är med denna karakteristiska egenskap som toriumsalternas låga förmåga att hydrolysera är associerad. En utmärkande egenskap hos toriumsalter är deras höga löslighet inte bara i vatten , utan också i polära organiska lösningsmedel [21] .

Protactinium har två valenstillstånd , 5 och 4. I motsats till det stabila femvärda tillståndet oxideras fyrvärt protactinium i lösningar extremt lätt till Pa 5+ av atmosfäriskt syre. I detta avseende erhålls fyrvärt protactinium i lösningar genom inverkan av starka reduktionsmedel i en väteatmosfär. Enligt dess kemiska egenskaper är fyrvärt protactinium en nära analog till U IV och torium. Det är känt att Pa IV bildar många kristallina föreningar som är isostrukturella med U IV och toriumföreningar. Fluorider, fosfater, hypofosfater, jodater och Pa IV -fenylarsonater är olösliga i vatten och i tillräckligt utspädda syror . Protactinium bildar lösliga karbonater. När det gäller hydrolytiska egenskaper är femvärt protaktinium nära TaV och NbV . Komplexiteten i det kemiska beteendet hos protactinium är en konsekvens av uppkomsten av 5f-banor i atomerna av detta element [17] .

Uran , liksom många d-element, kännetecknas av närvaron av flera oxidationstillstånd, i synnerhet tar uran valensvärden från 3 till 6, det mest stabila oxidationstillståndet är +6. I sexvärt tillstånd är uran en komplett elektronisk analog av elementen i den sjätte gruppen, även om en betydande skillnad i radierna för jonerna U 6+ och W 6+ gör likheten mellan dem endast formell (de har dock samma sammansättningar av högre oxider och vissa oxoanjoner , till exempel ). Ett antal icke-stökiometriska föreningar finns i uran IV och uran VI föreningar , dvs oxider med varierande sammansättning. Till exempel är den kemiska formeln för dess dioxid - UO 2  - mer korrekt skriven UO 2 + x , där x har värden från -0,4 till +0,32. Uran VI -föreningar är inte starka oxidationsmedel . Uran IV -föreningar uppvisar reducerande egenskaper, till exempel oxideras de lätt av syre från luften. Uran III -föreningar är mycket starka reduktionsmedel. Uran är benäget att bilda organometalliska föreningar . Denna egenskap förklaras av närvaron av d-orbitalen [21] .

För neptunium är valenserna 3, 4, 5, 6 och 7 möjliga. I lösningar kan det vara samtidigt i flera av dem. Detta förklaras av disproportioneringen av femvärt neptunium i starkt sura lösningar på grund av närheten av redoxpotentialerna för neptuniumjonpar. De mest stabila i lösningar är NpV- joner . I fasta föreningar är neptunium stabil och uppvisar en valens av 4. Np III och Np IV joner , liksom andra aktinider, existerar i vatten som hydratiserade katjoner av ovanstående neptuniumjoner. Np III hydrolyseras i ett svagt alkaliskt medium. Metalliskt neptunium är mycket reaktivt. Jonerna av detta element är mycket benägna att bilda koordinationsföreningar och hydrolys [12] .

För plutonium , såväl som för neptunium, är valenser från 3 till 7. Det kemiska beteendet hos plutonium är liknande för uran och neptunium. Kemiskt är plutonium ett mycket aktivt grundämne. I luft oxiderar den och bildar en film av PuO vid 50 °C. Plutonium reagerar märkbart med väte även vid 25–50°C. Metalliskt plutonium interagerar ganska aktivt med halogener och vätehalogenider. Detta grundämne har en stark potential att bilda intermetalliska föreningar . Hydrolysreaktionerna av plutoniumjoner med olika oxidationstillstånd är ganska olika. För Pu IV , beroende på förhållandena, är polymerisationsreaktioner typiska [29] [30] .

Americium är den mest mångsidiga , där närvaron av oxidationstillstånd från +2 till +6 har fastställts tillförlitligt. Tvåvärt americium erhölls endast i torra föreningar och i icke-vattenhaltiga lösningar ( acetonitril ). Oxidationstillstånden +3, +5 och +6 är karakteristiska för vattenhaltiga lösningar av americium, även om ett stort antal fasta föreningar motsvarande dem är kända. Fyrvärdigt americium bildar stabila fasta föreningar (dioxid, fluorid, americiumhydroxid), i vattenlösning finns det i form av olika komplexa föreningar . Det rapporterades att americium i en alkalisk lösning kan oxideras till ett heptavalent tillstånd, men dessa data visade sig vara felaktiga. Den mest stabila valensen av americium i vattenlösning är +3, i fasta föreningar +3 och +4 [4] .

Valensen +3 är dominant för alla efterföljande element upp till lawrencium (med eventuellt undantag för nobelium). Curium finns i fyrvärt tillstånd i fasta föreningar (fluorid, curiumdioxid) och i vattenlösning - endast i form av en instabil fluoridkomplexförening . Oxidation av curium i vattenlösning till sexvärt tillstånd har rapporterats, men andra utredare har inte kunnat återskapa detta resultat.

Berkelium, tillsammans med en +3 valens, uppvisar också en +4 valens, mer stabil än den för curium; det motsvarar ett antal fasta föreningar (fluorid, berkeliumdioxid), och i en vattenlösning är stabiliteten för Bk 4+ -jonen nära den för Ce 4+ -jonen . För californium, einsteinium och fermium är den enda giltiga valensen +3. Närvaron av ett tvåvärt tillstånd i mendelevium och nobelium har bevisats, och i nobelium är det mer stabilt än det trevärda tillståndet. Valenserna för de två sista transplutoniumelementen, lawrencium och rutherfordium, är mycket magra; det är känt att lawrencium, både i lösning och i torra föreningar, endast uppvisar en +3-valens; och rutherfordium i form av klorid beter sig som hafnium , det vill säga tydligen fyrvärt [4] .

På grund av det faktum att torium, protactinium och uran har höga stabila oxidationstillstånd, placeras de ibland som element i de sekundära undergrupperna av den fjärde, femte och sjätte gruppen. Om en sådan trend verkligen existerade, skulle transuranelementen behöva vara i den åttonde och sjunde gruppen, och de borde ha en högre valens lättare än uran . Men detta observeras inte, för från uran till americium minskar förmågan att skapa föreningar med en valens på +6. Detta kan verifieras genom att lägga ner redoxpotentialerna som erhålls under standardförhållanden [5] :

Detta leder till slutsatsen att M 4+ -jonens reducerande förmåga ökar från americium till uran.

Liksom lantaniderna kombineras alla aktinidmetaller lätt med syre , halogener och kalkogener , kol , väte och svavel. För americium fann man att det är möjligt att erhålla en hydrid av detta ämne - AmH 3 . Torium, protactinium och uran kombineras också med väte vid 250°C. Skapa hydrider och andra aktinider. Hydrider med den allmänna formeln MH 3 liknar salter till sina egenskaper. Alla anslutningar är svarta [5] .

När de reagerar med kol bildar aktinider övervägande karbider med den allmänna formeln MC, MC 2 och uran U 2 C 3 . Med svavel producerar de sulfider med den allmänna formeln M 2 S 3 och MS 2 [5] .

Anslutningar

Oxider och hydroxider

Flera oxider är kända för vissa aktinider : M 2 O 3 , MO 2 , M 2 O 5 och MO 3 . För alla metaller är oxiderna M 2 O 3 , MO 2 och M 2 O 5 basiska och MO 3  är  amfotera [ 5] . Oxidernas huvudsakliga egenskaper är mer uttalade. De kombineras lätt med vatten för att bilda baser :

.

Dessa baser är dåligt lösliga i vatten och ligger i sin aktivitet nära hydroxider av sällsynta jordartsmetaller. Den starkaste av dessa baser är aktiniumhydroxid . Aktinium interagerar relativt lätt med vatten och ersätter väte . Alla föreningar av aktinium, förutom dess svarta sulfid (Ac 2 S 3 ), är vita till färgen [5] .

Oxider av fyrvärda aktinider kristalliserar till en kubisk syngoni , en kristallstruktur av fluorittyp ( kalciumfluorid ).

Dioxider av vissa aktinider [31]
Anslutningsnamn Toriumdioxid Protactiniumdioxid Urandioxid Neptuniumdioxid plutoniumdioxid Americiumdioxid Curiumdioxid Berkeliumdioxid Kaliforniens dioxid
CAS-nummer 1314-20-1 12036-03-2 1344-57-6 12035-79-9 12059-95-9 12005-67-3 12016-67-0 12010-84-3 12015-10-0
PubChem 14808 10916
Kemisk formel THO 2 PaO 2 UO 2 Npo2 _ PuO 2 AmO 2 CmO2 _ BkO 2 CfO 2
Molar massa 264,04 g mol -1 263,035 g mol -1 270,03 g mol -1 269,047 g mol -1 276,063 g mol -1 275,06 g mol -1 270–284 g mol −1 279,069 g mol -1 283,078 g mol -1
Smält temperatur 3390°C 2878°C 2600°C 2400°C 2050°C
Koktemperatur 4400°C 2800°C
Strukturera
An 4+ : __ / O 2− : __
rymdgrupp
samordningsnummer An [8], O[4]
An  - aktinid(er)

Torium, i kombination med syre , bildar endast dioxid. Det kan erhållas genom att bränna metalliskt torium i syre vid en temperatur av 1000 ° C, eller genom att värma några av dess salter:

Toriumdioxid är ett eldfast ämne (smältpunkt 3220 °C), mycket motståndskraftigt mot värme. På grund av denna egenskap används ibland toriumdioxid vid tillverkning av eldfasta material. Tillsatsen av 0,8-1 % ThO 2 till ren volfram stabiliserar dess struktur; därför har hårstrån på elektriska lampor bäst motstånd mot vibrationer [5] .

Toriumdioxid är huvudoxiden, men den kan inte erhållas direkt från metallens reaktion med vatten. För att lösa ThO 2 i syror värms den först till en temperatur på 500-600 °C. Starkare uppvärmning (över 600 °C) bidrar till bildandet av en ThO2- struktur som är mycket resistent mot syror och andra reagens . En liten tillsats av fluoridjoner katalyserar upplösningen av torium och dess dioxid i syror .

Två oxider erhölls från protactinium: PaO2 ( svart ) och Pa205 ( vit ). Den första av dem är isomorf med ThO2 . Det är lättare att få Pa 2 O 5 . Båda protactiniumoxiderna är basiska. För femvärt protactinium kan Pa(OH) 5 erhållas  , en svag, svårlöslig bas [5] .

Vid nedbrytning av vissa uransalter kan orange eller gul UO 3 erhållas . Denna oxid är amfoter; det erhålls direkt genom interaktion med vatten och skapar flera hydroxider, av vilka UO 2 (OH) 2 är den mest stabila .

När uran(VI)oxid reagerar med väte erhålls urandioxid, som i sina egenskaper liknar ThO 2 . Denna oxid är också basisk. Det motsvarar urantetrahydroxid (U(OH) 4 ) [5] .

Plutonium , neptunium och americium bildar oxider av två typer: M 2 O 3 och MO 2 , som har grundläggande egenskaper. För curium erhölls vit Cm 2 O 3 och svart CmO 2 och för californium, Cf 2 O 3 . Oxider av andra aktinider är dåligt studerade. Neptuniumtrioxid är mindre stabil än uranoxid, så den erhålls inte i ren form (endast Np 3 O 8 ). Samtidigt är plutonium- och neptuniumoxider med den kemiska formeln MO 2 och M 2 O 3 [5] väl studerade .

Oxider av nya grundämnen är ofta de första som undersöks, på grund av deras stora betydelse, enkla framställning och det faktum att oxider vanligtvis fungerar som mellanprodukter vid framställning av andra ämnen.

Aktinidoxider [4] [6] [12] [17] [32]
Förening Färg Syngoni och strukturell typ Cellparametrar, Å Densitet , g/cm³ Existensarea, °C
a b c
Ac2O3 _ _ _ Vit Hexagonal, La 2 O 3 4.07 — 6,29 9.19 —
PaO 2 — Kubik, CaF 2 5,505 — — — —
Pa 2 O 5 Vit Kubisk, CaF 2
Kvadratisk
Tetragonal
Hexagonal
Romboedrisk
Ortorhombisk		 5,446
10,891
5,429
3,817
5,425
6,92		 —
—
—
—
—
4.02		 —
10,992
5,503
13,22
—
4,18		 — 700
700-1100
1000
1000-1200
1240-1400
—
THO 2 Färglös kubisk 5,59 — — 9,87 —
UO 2 svart brun kubisk 5,47 — — 10.9 —
Npo2 _ Grönbrun Kubik, CaF 2 5,424 — — 11.1 —
PuO Den svarta Kubik, NaCl 4,96 — — 13.9 —
PuO 2 olivgrön kubisk 5,39 — — 11.44 —
Am2O3 _ _ _ Rödbrun
Rödbrun		 Kubisk, Mn 2 O 3
Hexagonal, La 2 O 3		 11,03
3,817		 — —
5,971		 10,57
11,7		 —
AmO 2 Den svarta Kubik, CaF 2 5,376 — — — —
Cm2O3 _ _ _ Vit [33]
—
—		 Kubisk, Mn 2 O 2
Hexagonal, LaCl 3
Monoclinic, Sm 2 O 3		 11,01
3,80
14,28		 —
—
3,65		 —
6
8,9		 11.7 —
CmO2 _ Den svarta Kubik, CaF 2 5,37 — — — —
Bk2O3 _ _ _ Ljusbrun Kubik, Mn 2 O 3 10,886 — — — —
BkO 2 rödbrun Kubik, CaF 2 5,33 — — — —
Jfr 2O3 [ 34 ] Färglös
gulaktig
—		 Kubisk, Mn 2 O 3
monoklinisk, Sm 2 O 3
Hexagonal, La 2 O 3		 10,79
14,12
3,72		 —
3,59
—		 —
8,80
5,96		 — —
CfO 2 Den svarta kubisk 5,31 — — — —
Es2O3 _ _ _ — Kubisk, Mn 2 O 3
Monoklin
Hexagonal, La 2 O 3		 10,07
1,41
3,7		 —
3,59
—		 —
8,80
6		 — —

Syrasalter

Aktinidmetaller kombineras väl med halogener, vilket skapar salter MHa 3 och MHa 4 (Ha - halogen ), så kaliforniumklorid erhölls. 1962 syntetiserades den första berkeliumföreningen, BkCl 3 , i en mängd av 0,000003 mg [5] .

Liksom halogenerna av sällsynta jordartsmetaller är aktinidklorider , bromider och jodider lösliga i vatten, medan fluorider  är olösliga. Det är relativt lätt att få färglös hexafluorid från uran, som kan sublimeras vid en temperatur på 56,5 ° C. På grund av UF 6s lätthet används den vid separation av uranisotoper med den diffusa metoden.

Aktinidhexafluorider har liknande egenskaper som anhydrider . I vatten hydrolyserar de och bildar MO 2 F 2 . Pentaklorid och svart uranhexaklorid har också syntetiserats, men båda är instabila [5] .

När syror verkar på aktinium, torium, protactinium, uran, neptunium etc. erhålls salter. Om de behandlas med icke-oxiderande syror, kan som regel lågvalens metallsalter erhållas:

Under dessa reaktioner kan emellertid det reducerande vätet reagera med själva metallen för att bilda motsvarande metallhydrid. Uran reagerar mycket lättare med syror och vatten än torium [5] .

Trevärda aktinidklorider kristalliserar till ett hexagonalt system .

Triklorider av vissa aktinider [31]
Anslutningsnamn Aktinium(III)klorid Uran(III)klorid Neptunium(III)klorid Neptunium(III)klorid Americium(III)klorid Curium(III)klorid Berkelium(III)klorid Kalifornien(III)klorid
CAS-nummer 22986-54-5 10025-93-1 20737-06-8 13569-62-5 13464-46-5 13537-20-7 13536-46-4 13536-90-8
PubChem 167444
Kemisk formel AcCl3 _ UCl 3 NpCl3 _ PuCl 3 AmCl3 _ CmCl3 _ BkCl 3 CfCl 3
Molar massa 333,386 g mol -1 344,387 g mol -1 343,406 g mol -1 350,32 g mol -1 349,42 g mol -1 344–358 g mol −1 353,428 g mol -1 357,438 g mol -1
Smält temperatur 837°C 800°C 767°C 715°C 695°C 603°C 545°C
Koktemperatur 1657°C 1767°C 850°C
Strukturera
An 3+ : __ / Cl − : __
rymdgrupp
samordningsnummer En *[9], Cl[3]
Gitterkonstant a = 762 pm
c = 455 pm		 a = 745,2 pm
c = 432,8 pm		 a = 739,4 pm
c = 424,3 pm		 a = 738,2 pm
c = 421,4 pm		 a = 726 pm
c = 414 pm		 a = 738,2 pm
c = 412,7 pm		 a = 738 pm
c = 409 pm
* An  - aktinid(er)
Aktinidfluorider [4] [12] [17] [22] [32]
Förening Färg Syngony , strukturell typ Cellparametrar, Å Densitet, g/cm³
a b c
AcF 3 Vit Hexagonal, LaF 3 4,27 — 7,53 7,88
PaF4 _ Mörkbrun Monoklinisk 12.7 10.7 8,42 —
PaF 5 Den svarta Tetragonal , β-UF 5 11.53 — 5.19 —
ThF 4 Färglös Monoklinisk 13 10,99 8,58 5,71
UV 3 rödlila Hexagonal 7.18 — 7,34 8,54
UV 4 Grön Monoklinisk 11.27 10,75 8.40 6,72
α-UF 5 Blåaktig tetragonal 6,52 — 4,47 5,81
β-UF 5 Blåaktig tetragonal 11.47 — 5,20 6,45
UV 6 Gulaktig ortorombisk 9,92 8,95 5.19 5.06
NpF 3 Svart eller lila Hexagonal 7,129 — 7,288 9.12
NpF 4 ljusgrön Monoklinisk 12,67 10,62 8,41 6.8
NpF 6 Orange ortorombisk 9,91 8,97 5.21 5
PuF3 _ Violett blå Trigonal 7.09 — 7,25 9.32
PuF 4 Ljusbrun Monoklinisk 12.59 10,57 8,28 6,96
PuF 6 rödbrun ortorombisk 9,95 9.02 3,26 4,86
AmF 3 Rosa eller ljusbeige Hexagonal , LaF 3 7.04 — 7,255 9,53
AmF 4 orange röd Monoklinisk 12.53 10,51 8.20 —
cmf 3 Chokladbrun till lysande vit Hexagonal 4,041 — 7,179 9.7
cmf 4 Gul Monoklinisk, UF 4 12.51 10,51 8.20 —
BkF 3 gulgrön Trigonal , LaF 3
Orthorhombic , YF 3		 6,97
6,7		 —
7.09		 7,14
4,41		 10.15
9.7
BkF 4 — Monoklinisk, UF 4 12.47 10,58 8.17 —
CFF 3 —
—		 Trigonal, LaF 3
Ortorhombic, YF 3		 6,94
6,65		 —
7.04		 7,10
4,39		 —
CFF 4 —
—		 Monoclinic, UF 4
Monoclinic, UF 4		 1,242
1,233		 1,047
1,040		 8,126
8,113		 —

Salter av aktinider erhålls lätt genom att lösa motsvarande hydroxider i syror. I sin tur kan nitrater, klorider, perklorater och sulfater av aktinider lösas i vatten. Från vattenlösningar kristalliserar dessa salter och bildar hydrater, till exempel:

En annan egenskap hos dessa föreningar är förmågan hos aktinidsalter med högre valens att lätt hydrolyseras . Så färglöst medium sulfat, klorid, perklorat, toriumnitrat i lösning förvandlas snabbt till basiska salter med kemiska formler Th (OH) 2 SO 4 , Th (OH) 3 NO 3 .

I sin löslighet liknar salter av trevärda och fyrvärda aktinider salter av lantanider. När det gäller lantan och dess analoger är fosfater , fluorider , oxalater , jodater , aktinidkarbonater dåligt lösliga i vatten. I detta fall faller nästan alla svårlösliga salter ut i lösning i form av kristallina hydrater , till exempel ThF 4 3H 2 O, Th(CrO 4 ) 2 3H 2 O [5] .

Aktinider med ett oxidationstillstånd på +6 skapar, förutom katjoniska komplex av typen , anjoner [MO 4 ] 2− , [M 2 O 7 ] 2− och några mer komplexa föreningar. Exempelvis har uran, neptunium och plutonium kända salter av uranattyp (Na 2 UO 4 ) och ditiouranater ((NH 4 ) 2 U 2 O 7 ).

Jämfört med lantanider är aktinider bättre på att skapa koordinationsföreningar . Förmågan att bilda komplexa föreningar i aktinider ökar med ökande metallvalens. Trevärda aktinider bildar inte fluoridkoordinationsföreningar, medan fyrvärt torium bildar salter som K 2 ThF 6 , KThF 5 och även K 5 ThF 9 . För en given metall kan motsvarande sulfater lätt erhållas , till exempel Na2SO4Th ( SO4 ) 25H2O , nitrater , tiocyanater . Salter med den allmänna formeln M 2 Th(NO 3 ) 6 n H 2 O är av koordinationsnatur, i dem har torium ett koordinationstal på 12. Det är ännu lättare att bilda komplexa salter med femvärda och sexvärda aktinider. Tillräckligt stabila komplex bildar torium och uran med rhodanidjoner. Dessa komplex har ökad stabilitet i icke-vattenhaltiga lösningsmedel [5] .

Det är också värt att notera att de mest stabila koordinationsföreningarna av aktinider - fyrvärt torium och uran - erhålls genom reaktion med diketoner, till exempel med acetylaceton .

Applikation

De flesta aktinider, upp till och inklusive americium, har funnit tillämpning inom olika områden av vetenskap och teknik, såsom instrumentering (röksensorer), rymdteknik [ 5] . Den mest utbredda och betydelsefulla är dock användningen av aktinider för att skapa kärnvapen och använda som bränsle i kärnreaktorer, i båda fallen används egenskaperna hos några av aktiniderna för att frigöra enorm energi under en kärnreaktion - kärnklyvning , som under vissa villkor kan vara kedja , det vill säga självförsörjande .

För kärnenergi är uran mycket viktigt, särskilt dess isotop - uran-235 , som används i de vanligaste termiska neutronreaktorerna , vars innehåll i naturligt uran inte överstiger 0,72%. Denna isotop har ett högt fångstvärsnitt för termiska neutroner , som 235 U absorberar och klyvs för att frigöra en stor mängd energi. Energin som omvandlas till värme per fissionsakt (200 MeV ), uttryckt i 1 g reagerad 235 U, ger ungefär 1 MW dygn. Det är mycket värdefullt att åtfölja klyvningen av uran-235 med frigörandet av fler neutroner än de förbrukas [5] . När man når den kritiska massan av uran-235 - 0,8 kg - inträffar en självförsörjande kärnkedjereaktion [ 21] . Som regel är urankärnan uppdelad i 2 fragment med frisättning av 2-3 neutroner, till exempel:

Också lovande inom kärnenergi är användningen av en kärncykel baserad på användningen av torium-232 och en användbar produkt som bildas under dess klyvning - uran-233 . Frigörandet av neutroner under den påtvingade klyvningen av uran är viktig inte bara för att upprätthålla en kärnkedjereaktion och erhålla en stor mängd energi, utan också för syntesen av tyngre aktinider. Uran-239 sönderfaller via β-sönderfall och bildar plutonium-239 , som, precis som uran-235, är kapabel till spontan klyvning . Världens första kärnreaktorer var inte avsedda för fredliga energibehov , utan för produktion av plutonium-239, med syftet att använda det för att skapa kärnvapen.

Kärnreaktor [21] [35]
Grunden för varje kärnreaktor är kärnan , rekryterad från bränslepatroner , som i sin tur består av bränsleelement  - metallstavar, i vilka kärnbränsle finns inuti skalet, vanligtvis tillverkat av zirkoniumlegeringar  - oftast i form av urandioxid . Kärnbränsle kan också användas i form av urankarbider, nitrider och monosulfider, såväl som i form av olika föreningar av plutonium, uran och torium (det så kallade MOX-bränslet ).

För att bromsa snabba neutroner i termiska neutronreaktorer används moderatorer som innehåller kol , deuterium och beryllium . Den enklaste och mest använda moderatorn är vatten . Termiska neutroner som erhålls på detta sätt interagerar med uran-235 kärnor flera storleksordningar oftare än med snabba. För att kontrollera kärnklyvningshastigheten införs absorbatorer i reaktorn - speciella stavar gjorda av bor , kadmium och / eller använder en vätskeabsorbator, oftast i form av en lösning av borsyra , vars koncentration reglerar reaktiviteten av reaktorn . Reaktorer för produktion av plutonium är specialdesignade, de skiljer sig i funktionsprincipen (de arbetar främst på snabba neutroner ) och kallas förädlareaktorer eller uppfödare (från engelskan.  ras  - multiplicera). Deras användning gör det möjligt att producera betydande mängder plutonium.

Torium används som en legeringskomponent i magnesium - zinklegeringar . På grund av deras lätthet och styrka, höga smältpunkt och duktilitet, används magnesium-flerkomponentlegeringar med en blandning av torium i stor utsträckning inom flygindustrin och vid tillverkning av skal . Toriummetall har en god förmåga i elektronemission . Lampor med toriumelektroder har låg initial potential och går inte sönder under lång tid [5] . De relativa förekomsterna av torium- och uranisotoper används ofta för att uppskatta stjärnornas ålder [36] .

I framtiden betraktas plutonium-238- isotopen av forskare som en autonom energikälla, eftersom dess kärnomvandlingar åtföljs av frigörandet av en stor mängd värme. I teorin kan dess tillämpning sträcka sig till kostymer för astronauter och dykare . Men på grund av dess höga pris (1 g av isotopen kostar cirka 1 000 $ ) är dess användning begränsad. Denna isotop har använts på vissa jordsatelliter i termoplar och för vattendestillation på rymdfarkoster . Den amerikanska rymdfarkosten Apollo 11 bar en liten värmare som drevs av plutonium-238; den tändes när den flög runt den mörka delen av månen [5] .

För samma ändamål som för plutonium-238 kan curium-242 användas . Vissa isotoper i Kalifornien har också förmågan till spontan fission. Eftersom den kritiska massan av kalifornium är liten, tror man att det i framtiden kommer att vara möjligt att tillverka laddningar för atomkulor från det .

Separationen av plutonium från uran, som sker genom kemiska reaktioner, är mycket enklare än separationen av uranisotoper, vilket gör det lovande att använda vapenplutonium från uttjänta stridsspetsar som bränsle blandat med torium och uran. så kallat MOX-bränsle.

Actinium-227 används för att göra neutronkällor. En hög specifik energifrisättning på 14,5 W/g, möjligheten att erhålla betydande mängder termiskt stabila aktiniumföreningar är värdefulla egenskaper som öppnar för goda möjligheter för användning i långsiktiga termoelektriska generatorer som är lämpliga för rymdändamål. 228 Ac används som en indikator på radioaktivitet i kemisk forskning, eftersom den har högenergi- β-strålning med en energi på 2,18 MeV , som lätt kan detekteras. Jämviktsblandningen av isotoper 228 Ac - 228 Ra används i stor utsträckning som en källa till intensiv γ-strålning inom industri och medicin [6] .

Americium-241, som är en källa till mjuka γ-strålar, används i medicinsk diagnostik och i anordningar för att kontrollera tjockleken på ståltejp och glasskivor. På basis av curium-242 tillverkas generatorer för att driva utrustningen ombord på rymdstationer, och californium-252 används i neutronradiografi som en extremt kraftfull neutronkälla [37] .

Aktinider, som plutonium och uran, har också använts i stor utsträckning i kärnvapen. Under 1900-talet genomfördes ett stort antal atombombtest. I slutet av 1900-talet upphörde massprovningen av kärnvapen på grund av förbättringen av den internationella situationen och den massiva minskningen av antalet kärnvapen i världen.

Toxicitet

Radioaktiva ämnen har en skadlig effekt på människokroppen på grund av:

Tillsammans med radium- och transuranelement är aktinium ett av de farliga radioaktiva gifterna med hög specifik α-aktivitet . Den viktigaste egenskapen hos anemon är dess förmåga att ansamlas och behålla i skelettet som ett ytskikt. I det inledande skedet av aktiniumförgiftning ackumuleras det i levern . En annan fara med aktinium är att det genomgår radioaktivt sönderfall snabbare än det utsöndras från kroppen. Adsorptionen av aktinium från matsmältningskanalen är försumbar jämfört med adsorptionen av radium (>0,05%). Faran förknippad med hudkontamination och förtäring förklaras av att i processen med aktiniumsönderfall bildas gasformiga radioaktiva ämnen ( radonisotoper ) [6] .

När protactinium kommer in i kroppen, tenderar det att ackumuleras i njurarna och benen. Den maximala säkra dosen av protactinium vid intag hos människor har visat sig vara 0,03 µCi ; denna dos motsvarar 0,5 μg 231 Pa. Denna isotop, som finns i luften i form av aerosoler , är 2,5⋅10 8 gånger giftigare än cyanväte (vid samma koncentrationer) [17] .

Plutonium, när det tas med luft, mat eller in i blodet genom ett sår, sätter sig i lungorna , levern och benen . Endast cirka 10% går till andra organ. Plutoniumatomer finns kvar i kroppen i årtionden. Detta beror på plutoniums biokemiska egenskaper och det faktum att plutoniumisotoper har långa halveringstider. Delvis beror den långa elimineringen av plutonium från kroppen på dålig löslighet i vatten. Alla isotoper av plutonium har en hög radiotoxicitet , i synnerhet på grund av det faktum att några av plutoniumkärnorna avger joniserande α-strålning, vilket skadar omgivande celler. Radiotoxicitet är omvänt relaterad till halveringstiden för en given isotop av plutonium. Djurstudier har visat att den dödliga dosen av plutonium-244 (den minst radiotoxiska, halveringstid på 80 miljoner år) är några milligram per kilogram vävnad. LD 50 i 30 dagar för hundar efter intravenös administrering av plutonium-244 är cirka 0,32 milligram per 1 kg vävnad. Baserat på dessa studier var en ungefärlig uppskattning av den dödliga dosen för en person som vägde 70 kg 22 mg. När det kommer in genom andningsorganen bör absorptionen vara cirka 4 gånger större. Denna långlivade isotop av plutonium uppvisar mestadels kemisk toxicitet, liknande icke-radioaktiva tungmetaller. Robert Stone, gjordes beräkningar av den säkra dosen av kortlivade isotoper av plutonium i människokroppen. Plutonium-239 (halveringstid 24 tusen år) är 50 gånger mindre giftigt än radium , och därför bör det tillåtna innehållet av plutonium-239 i kroppen, enligt hans beräkningar, vara 5 μg, eller 0,3 μCi. Det är anmärkningsvärt att en sådan mängd plutonium är svår att se även med ett modernt mikroskop. Kort efter testning av sådana doser på djur reducerades denna dos med en faktor 5 och blev 1 μg, eller 0,06 μCi. Men denna dos reducerades också till 0,65 μg, eller 0,04 μCi [29] .

Det har också gjorts studier om hur plutonium kommer in i människokroppen. Under loppet av dessa studier fastställdes följande [29] :

Galleri

Se även

Aktinider

Anteckningar

  1. ↑ Ordbok över främmande ord. - M .: " Ryskt språk ", 1989. - 624 sid. ISBN 5-200-00408-8
  2. ↑ 1 2 N. Greenwood, A. Earnshaw. Elementens kemi \u003d Elementens kemi / Per. från engelska. - M . : "Binom. Kunskapslaboratoriet", 2008. - T. 2. - 670 sid. — (Den bästa utländska läroboken). - ISBN 978-5-94774-374-6 .
  3. ↑ Reino W. Hakala. Letters  (engelska)  // J. Chem. Educ. - 1952. - Iss. 29 (11) . — S. 581 . doi : 10.1021 / ed029p581.2 .
  4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 B. F. Myasoedov, L. I. Guseva, I. A. Lebedev, M. S. Milyukova, M. K. Chmutova. Analytisk kemi av transplutoniumelement. — M .: Nauka, 1972. — 376 sid. - (grundämnens analytiska kemi). - 1750 exemplar.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 3. M. Golu 4 A. Allmän och oorganisk kemi = Zagalna och oorganisk kemi. - Vishcha skola, 1971. - T. 2. - 416 sid. - 6700 exemplar.
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Z. K. Karalova, B. F. Myasoedov. Aktinium. - M . : "Nauka", 1982. - 144 sid. — (Analytisk kemi av grundämnen). - 1150 exemplar.
  7. ↑ Nobelium och Lawrencium upptäcktes nästan samtidigt av sovjetiska och amerikanska vetenskapsmän
  8. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 G. Audi, O. Bersillon, J. Blachot, A. H. Wapstra. The Nubase evaluation of nuclear and decay properties  (engelska)  // Nuclear Physics : journal. - 2003. - Vol. A 729 . - S. 3-128 . Arkiverad från originalet den 27 oktober 2016.
  9. ↑ E. Fermi . Om det möjliga fyndet av ett grundämne med ett atomnummer högre än 92  = Möjlig produktion av element med ett atomnummer högre än 92 // Phys . - 1934 . - T. 14 , nr 7 . - S. 829-832 .
  10. ↑ Kudryavtsev P.S. Fermi-experiment // Kurs i fysikens historia . — 2:a uppl., rättad. och ytterligare - M . : Utbildning, 1982. - S. 73.
  11. ↑ Seaborg GT Transuranelementen  // Vetenskap. - 1946. - 25 oktober ( vol. 104 , nr 2704 ). - S. 379-386 . — ISSN 0036-8075 . - doi : 10.1126/science.104.2704.379 .
  12. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Analytisk kemi av neptunium / Kapitel. Utg.: V. A. Mikhailov. - M . : "Nauka", 1971. - 218 sid. — (Analytisk kemi av grundämnen). - 1700 exemplar.
  13. ↑ E. Fermi. Utvecklingen av den första kedjereaktionshögen  (engelska)  // Proceedings of the American Philosophy Society. - 1946. - Iss. 90 .
  14. ↑ 1 2 M. E. Drits, P. B. Budberg, G. S. Brukhanov, A. M. Drits, V. M. Panovko. Elementegenskaper. - M . : Förlag "Metallurgy", 1985. - 672 sid. - 6500 exemplar.
  15. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 IAEA:s  nuklidertabell . Hämtad 7 juli 2010. Arkiverad från originalet 6 februari 2011.
  16. ↑ Den specifika aktiviteten för nuklider beräknades från halveringstiderna och sannolikheterna för spontan fission som anges i tabellen
  17. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 E. S. Palshin, B. F. Myasoedov, A. V. Davydov. Analytisk kemi av protactinium. - M . : "Nauka", 1968. - 241 sid. — (Analytisk kemi av grundämnen). - 2200 exemplar.
  18. ↑ Ed. Kol.: I. P. Alimarin, A. K. Babko, A. I. Busev, E. E. Vainshtein, etc. Analytisk kemi av uran / Head. Utg.: A.P. Vinogradov. - M . : Förlag för vetenskapsakademien i Sovjetunionen, 1962. - 424 sid. — (Analytisk kemi av grundämnen). - 4000 exemplar.
  19. ↑ Tabell över grundämnen, deras föreningar, isotoper (otillgänglig länk) . Hämtad 7 juli 2010. Arkiverad från originalet 12 juli 2010. 
  20. ↑ A. Kornysheva. Atomboom väntar uranexportörer  // Kommersant . - 2005. - Utgåva. 19(3103) .
  21. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Oorganisk kemi i tre volymer / Ed. Yu. D. Tretyakova. - M . : Publishing Center "Academy", 2007. - T. 3. - 400 sid. - (Kemi för övergångselement). - 3000 exemplar.  — ISBN 5-7695-2533-9 .
  22. ↑ 1 2 3 4 5 F. Weigel, J. Katz, G. Seaborg et al. Chemistry of actinides = The Chemistry of the Actinide Elements / Per. från engelska. ed. J. Katz, G. Seaborg, L. Morss. - M . : "Mir", 1997. - T. 2. - 664 sid. — (Aktiniders kemi). - 500 exemplar.  — ISBN 5-03-001885-9 .
  23. ↑ 1 2 kap. ed. I. L. Knunyants och andra. Brief Chemical Encyclopedia. - M . : State Scientific Publishing House "Soviet Encyclopedia", 1961. - T. 1. - 1263 sid. — 70 000 exemplar.
  24. ↑ Massantalet för den längst levande isotopen anges inom hakparenteser
  25. ↑ Arnold F. Holleman, Nils Wiberg. = Lehrbuch der Anorganischen Chemie. - 102. - Berlin: de Gruyter, 2007. - T. 2. - S. 1956. - ISBN 978-3-11-017770-1 .
  26. ↑ CRC Handbook of Chemistry and Physics / Red.: David R. Lide; William M. Haynes. — 90:e uppl. - London: CRC Press, 2009. - ISBN 9781420090840 , 1420090844.  (länk ej tillgänglig)
  27. ↑ För α-modifiering
  28. ↑ För β-form
  29. ↑ 1 2 3 Per. från engelska. språk, red. B.A. Nadykto och L.F. Timofeeva. Plutonium. - Sarov: RFNC-VNIIEF, 2003. - T. 1. - 292 sid. — (Grundläggande problem). - 500 exemplar.  — ISBN 5-9515-00-24-9 .
  30. ↑ M. S. Milyukova, N. I. Gusev, I. G. Sentyurin, I. S. Sklyarenko. Analytisk kemi av plutonium. - M . : "Nauka", 1965. - 447 sid. — (Analytisk kemi av grundämnen). - 3400 exemplar.
  31. ↑ 1 2 Information från webelements.com  (eng.) . Tillträdesdatum: 14 juni 2010. Arkiverad från originalet 4 januari 2014.
  32. ↑ 1 2 Tabell över oorganiska och koordinerande kemiska föreningar (otillgänglig länk) . - De viktigaste egenskaperna hos föreningarna av olika grundämnen visas. Hämtad 11 juli 2010. Arkiverad från originalet 24 augusti 2011. 
  33. ↑ Enligt andra källor har cubic curium sesquioxide en olivfärg. Se [www.xumuk.ru/encyklopedia/2248.html Curiumföreningar på sajten XuMuK.ru] . Hämtad: 11 juli 2010.
  34. ↑ Inverkan av atmosfären i vilken bildningen av denna förening sker på gitterparametrarna noteras. Förändringar i gitterparametrar och gittertyp kan återspegla små avvikelser från stökiometri som ett resultat av oxidation eller reduktion av en del av det trevärda kaliforniet. Den "grundläggande" föreningen anses vara kubisk kalifornium(III)oxid.
  35. ↑ Bartolomey G. G., Baibakov V. D., Alkhutov M. S., Bat G. A. Grunderna i teorin och metoderna för beräkning av kärnkraftsreaktorer. — M. : Energoatomizdat, 1982. — 512 sid.
  36. ↑ Sergey Popov, Alexander Sergeev. Universell alkemi  // Tidningen "Around the World": artikel. - "Jorden runt", 2008. - Nummer. 2811 , nr 4 .
  37. ↑ Marina Chadeeva. DIY-universum: Människor som gudar . Populär mekanik (oktober 2004). Hämtad 3 januari 2011. Arkiverad från originalet 21 februari 2010.

Litteratur

  • Greenwood N. N., Earnshaw A. Aktinider och transaktinidelement // Grundämnenas kemi = grundämnenas kemi / Per. från engelska. ed. räkna - Handledning. - M . : Binom. Kunskapslaboratoriet, 2008. - Vol. 2. - 607 sid. - (Den bästa utländska läroboken. I 2 band). - 2000 exemplar.  - ISBN 978-5-94774-373-9 .
  • Gregory R. Choppin, Jan-Olov Liljenzin, Jan Rydberg. Radiokemi och kärnkemi . - 3:e uppl. - Butterworth-Heinemann, 2002. - 709 sid. — ISBN 0750674636 , 9780750674638.

För ytterligare läsning

  • Griveau Jean-Christophe, Colineau Eric. Supraledning i transuranelement och föreningar // Comptes Rendus Physique. - 2014. - Vol. 15. - P. 599-615. — ISSN 16310705 . - doi : 10.1016/j.crhy.2014.07.001 .
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
 Periodiskt system av kemiska element av D. I. Mendeleev
  ett 2                             3 fyra 5 6 7 åtta 9 tio elva 12 13 fjorton femton 16 17 arton
ett H   han
2 Li Vara   B C N O F Ne
3 Na mg   Al Si P S Cl Ar
fyra K Ca   sc Ti V Cr Mn Fe co Ni Cu Zn Ga Ge Som Se Br kr
5 Rb Sr   Y Zr Obs Mo Tc Ru Rh Pd Ag CD I sn Sb Te jag Xe
6 Cs Ba La Ce Pr Nd Pm sm Eu Gd Tb Dy Ho Eh Tm Yb Lu hf Ta W Re Os Ir Pt Au hg Tl Pb Bi Po På Rn
7 Fr Ra AC Th Pa U Np Pu Am centimeter bk jfr Es fm md Nej lr RF Db Sg bh hs Mt Ds Rg Cn Nh fl Mc Lv Ts Og
 
alkaliska metaller alkaliska jordartsmetaller Lantanider Aktinider övergångsmetaller
lättmetaller _ Halvmetaller icke-metaller Halogener ädelgaser
 Periodiska systemet
Format
Objektlistor efter
Grupper
Perioder
Familjer
av kemiska grundämnen
Periodiska systemet block
Övrig
  • Periodiska systemet
  • Kategori:Periodiskt system
  • Portal: Kemi
  • {{ Periodiskt system av element }}