Aktinoidy (aktinium až lawrencium)

Řada 5f

U aktinoidů se elektrony přidávají do podslupky 5f, stejně jako lanthanoidy zaplňují 4f. Uspořádání je méně pravidelné, protože orbitaly 5f a 6d mají blízkou energii: aktinium má [Rn] 6d¹ 7s², thorium [Rn] 6d² 7s², uran [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² a plutonium [Rn] 5f⁶ 7s². U nobelia a lawrencia je podslupka 5f zaplněná.

Glenn Seaborg navrhl samostatný řádek aktinoidů v roce 1944. Předtím byly thorium, protaktinium a uran umisťovány pod hafnium, tantal a wolfram.

Radioaktivita a štěpení

Každý aktinoid je radioaktivní; žádný nemá stabilní izotop. Thorium-232 a uran-238 mají poločasy přeměny asi 14 miliard a 4,5 miliardy let, takže přetrvaly od vzniku Země, ale těžší aktinoidy se rozpadají mnohem rychleji. Einsteinium a fermium byly poprvé nalezeny v troskách po prvním testu vodíkové bomby v roce 1952 a prvky za fermiem lze v urychlovačích částic připravit jen po několika atomech.

Klíčovou reakcí aktinoidů je jaderné štěpení. Jádro uranu-235, které pohltí neutron, se rozdělí na dvě menší jádra a uvolní další neutrony a velké množství energie, například uran-235 + neutron → baryum-141 + krypton-92 + 3 neutrony. Tyto neutrony štěpí další jádra v řetězové reakci, která pohání jaderný reaktor.

Chemické vlastnosti a trendy

Aktinoidy jsou husté stříbrolesklé kovy, které na vzduchu matní. Prvé aktinoidy mají mnoho oxidačních stavů, protože jejich elektrony 5f se snadno odebírají: uran i plutonium se pohybují od +3 do +6. Uran reaguje s fluorem za vzniku fluoridu uranového (U + 3F₂ → UF₆), těkavé sloučeniny používané k obohacování uranu. Od americia výše se aktinoidy chovají více jako lanthanoidy a hlavním oxidačním stavem je +3.

Využití aktinoidů

Uran obohacený o uran-235 slouží jako palivo v jaderných elektrárnách a plutonium-239 se používá v jaderných zbraních a v některém reaktorovém palivu. Plutonium-238 při rozpadu vydává stálé teplo a pohání kosmické sondy, například Voyagery a marsovské vozítka Curiosity a Perseverance. Americium-241 je zdrojem záření v mnoha domácích detektorech kouře.

Kalifornium-252 je zdroj neutronů pro spouštění reaktorů a aktinium-225 se zkouší proti některým druhům rakoviny. Protože jsou radioaktivní a toxické, je třeba se všemi aktinoidy zacházet s velkou opatrností.