Актиній

Актиній (Ac)
Атомний номер	89
Зовнішній вигляд простої речовини	важкий , сріблясто-білий радіоактивний метал
Властивості атома
Атомна маса (молярна маса)	227,0278 а.о.м. (г/моль)
Радіус атома	188 пм
Енергія іонізації (перший електрон)	665,5(6,90) кДж/моль (еВ)
Електронна конфігурація	[Rn] 6d^1 7s^2
Хімічні властивості
Ковалентний радіус	n/a пм
Радіус іона	(+3e) 118 пм
Електронегативність (за Полінгом)	1,1
Електродний потенціал	Ac←Ac^3+ -2,13В Ac←Ac^2+ -0,7В
Ступені окиснення	3
Термодинамічні властивості
Густина	n/a г/см³
Молярна теплоємність	n/a Дж/(К·моль)
Теплопровідність	n/a Вт/(м·К)
Температура плавлення	1320 К
Теплота плавлення	(10,5) кДж/моль
Температура кипіння	3470 К
Теплота випаровування	(292,9) кДж/моль
Молярний об'єм	22,54 см³/моль
Кристалічна ґратка
Структура ґратки	кубічна гранецентрована
Період ґратки	5,310 Å
Відношення с/а	n/a
Температура Дебая	n/a К
Інші властовості
Критична точка	н/д
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba * Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn Fr Ra ** Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og * La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu ** Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Актиній у Вікісховищі

Актиній (англ. actinium, нім. Aktinium) — радіоактивний хімічний елемент III групи періодичної системи елементів^[1], символ Ас, ат. н. 89; ат.м. 227,0278. Найдовше живе бета-радіоактивний ізотоп ²²⁷Ас. Період напіврозпаду 21,773 р. Ізотопи ²²⁷Ас і ²²⁸Ас (наз. також мезоторий II, Ms Th II) входять до складу природних радіоактивних рядів. Вміст актинію у земній корі дуже малий (${\displaystyle 6\cdot 10^{-10}\%}$). Актиній — сріблясто-білий метал з граноцетричною кубічною ґраткою.

Досить важкий (густина 10,7 г/см³) і вельми хімічно активний. Його температура плавлення, визначена експериментально, 1040±50 °С, а температура кипіння, розрахована теоретично, близько 3200 °С^[2]

Міститься у уранових та торієвих рудах. Високотоксичний. t_пл = 1050 °C, t_кип = 3590 °C.

Історія

Актиній був відкритий у 1899 французьким хіміком А. Деб'єрном (один з небагатьох добровільних помічників П'єра і Марії Кюрі в їх дослідженнях радіоактивних елементів^[2]) у відходах від переробки уранової смоли, з якої видалили полоній та радій. Новий елемент був названий актинієм. Незабаром після відкриття Деб'єрна незалежно від нього німецький радіофізик Ф. Гізель з такої ж фракції уранової смоли, яка містить рідкісноземельні елементи, отримав сильно радіоактивний елемент і запропонував йому назву «Еман». Подальше дослідження показало ідентичність препаратів, отриманих Деб'єрном і Гізелем, хоча вони спостерігали радіоактивне випромінювання не самого актинію, а продуктів його розпаду — ²²⁷Th і ²³⁰Th.

Походження назви

Актиній, від грецького «ακτίνα» — промінь, блиск, сяйво.

Хімічні властивості

Конфігурація зовнішніх електронних оболонок 6d7s2; енергії послідовної іонізації відповідно дорівнюють 6,9; 12,06, 20 еВ. Металічний радіус 0,203 нм, радіус іона(+3) 0,111 нм. Значення електронегативності 1,00. У сполуках завжди має ступінь окиснення +3, проте у деяких процесах може короткочасно виникати іон Ac²⁺.

Актиній є найлегшим елементом серед актиноїдів — групи радіоактивних елементів, подібних до нього хімічно, що отримала назву на його честь, аналогічно тому як лантаноїди отримали назву на честь лантану. За хімічними властивостями схожий на лантан. У них дуже схожі хімічні властивості: загальна валентність (3+), близькі атомні радіуси (1,87 і 2,03 А), майже ідентична будова більшості сполук. Через це лантан використовують як сурогат актинію під час розробки процедур його підготовки або аналізу^[3].

На повітрі актиній окиснюється до Ас₂О₃.

Відомі сполуки актинію з фтором (AcF₃, AcOF), хлором (AcCl₃, AcOCl), бромом (AcBr₃, AcOBr), сіркою (Ac₂S₃), а також складні і нестійкі комплексні сполуки, такі як AcPO₄·½H₂O і Ac₂(C₂O₄)₃·10H₂O^[4].

Інші сполуки, такі як гідроксиди, йодиди, оксалати, фосфати та інші, ймовірно теж утворюються, проте не були отримані у достатніх кількостях для дослідження^[5].

Водні розчини актинію безбарвні^[6].

Іон актинію Ac³⁺ проявляє найбільш основні властивості серед усіх +3 іонів^[6].

Як і у лантану, більшість солей актинію забарвлена в білий колір; окис також. А те, що актиній перевершує лантан за хімічною активністю, цілком природно. Це важчий метал-аналог: валентні електрони циркулюють далі від ядра.^[2] Через високу радіоактивність світиться в темряві.

Розповсюдження і отримання

Природній актиній постійно утворюється при розпаді рідкісного ізотопу ²³⁵U (²²⁷Ac, T_½ 21,7 років) і при розпаді торію ²³²Th (²²⁸Ac, T_½ 6 годин)^[7].

Загалом відомо 34 ізотопи актинію з масовими числами від 206 до 235, 4 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, найбільші періоди напіврозпаду мають ²²⁷Ac (21,772 років) і ²²⁵Ac (10,0 днів)^[8].

Добування з природніх руд не має сенсу через малу концентрацію, тому актиній отримують в ядерних реакторах за реакцією:

${\displaystyle \mathrm {^{226}_{\ 88}Ra\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 88}^{227}Ra\ {\xrightarrow[{42,2\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 89}^{227}Ac} }$

Також, для постійного отримання ²²⁵Ac використовують торієво-актинієві генератори (так звані «торієві корови»), в яких актиній постійно утворюється з ²²⁹Th (з проміжним утворенням радію) і відділяється за допомогою аніоно-обмінної хроматографії^[en][9].

Металевий актиній (у міліграмових кількостях) зуміли одержати двома способами: відновлюючи AcCl₃ парами калію при 350 °С і з трифториду, діючи на нього пароподібним літієм. У останньому випадку знадобилася вища температура — понад 1000 °С, але одержані зразки були чистішими.^[2]

Застосування

Практичне використання актинію обмежується джерелами нейтронів. Нейтрони в них утворюються при опромінюванні берилію-9 альфа-частинками. А дають альфа-частинки дочірні продукти актинію-227. Є підстави вважати, що актиній-берилієві нейтронні джерела зовсім не найкращі та не найекономічніші з пристроїв такого призначення.^[2]

Альфа-випромінювання актинію-225 використовується для лікування ракових пухлин. При його розпаді (і подальших розпадах його продуктів розпаду) не утворюється жорсткого гамма-випромінювання, тому тканини, що знаходяться поруч з джерелом (на відстані до 100 мікронів) отримують значні дози опромінення, а решта організму лишається неушкодженною^[10].

У 1970-х роках розроблялися ядерні батареї на основі актинію. За розрахунками, пристрій з 18 грамами актинію мав би потужність 250 Вт. Був виготовлений пробний генератор з 2 грамами актинію. Проте плутонієві генератори такого типу виявилися більш економічно доцільними^[10].

Див. також

• Уран

Примітки

1. Tolstoukhov, Anatoliĭ.; Толстоухов, Анатолій.; Vseukraïnsʹka ekolohichna liha; Всеукраїнська екологічна ліга. (2007-2008). Ekolohichna ent︠s︡yklopedii︠a︡. Kyïv. ISBN 978-966-8670-41-1. OCLC 858161396.
2. Любич О. Й., Пчелінцев В. О. Фізичні основи металургії кольорових і рідкоземельних металів: Навч. посібник. — Суми: Вид-во СумДУ, 2009 ISBN 978-966-657-255-7 с.209
3. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 18.
4. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 36.
5. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 35.
6. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 37.
7. Active actinium [Архівовано 28 липня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
8. Isotopes of the Element Actinium [Архівовано 6 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
9. Construction of a thorium/actinium generator at the Canadian Nuclear Laboratories(англ.)
10. Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 42.

Література

• Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
• Ю. Я. Фіалков. Актиній // Українська радянська енциклопедія [Архівовано 18 жовтня 2016 у Wayback Machine.]
• L.R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger. Actinium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. — 4. — Дордрехт, Нідерланди : Springer Science & Business Media, 2010. — Т. 1. — 4191 с. — ISBN 978-94-007-0211-0.

Посилання

• Актиній [Архівовано 29 вересня 2020 у Wayback Machine.] // Велика українська енциклопедія : у 30 т. / проф. А. М. Киридон (відп. ред.) та ін. — 2016. — Т. 1 : А — Акц. — 592 с. — ISBN 978-617-7238-39-2.