אקטינידים (מאקטיניום ועד לורנסיום)

סדרת 5f

באקטינידים מתווספים אלקטרונים לתת-רמת 5f, בדיוק כשם שהלנתנידים ממלאים את 4f. הדפוס פחות סדיר משום שאורביטלי 5f ו-6d קרובים באנרגיה: אקטיניום הוא [Rn] 6d¹ 7s², תוריום [Rn] 6d² 7s², אורניום [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² ופלוטוניום [Rn] 5f⁶ 7s². תת-רמת 5f מלאה בנובליום ובלורנסיום.

גלן סיבורג הציע את שורת האקטינידים הנפרדת ב-1944. לפני כן הוצבו תוריום, פרוטקטיניום ואורניום מתחת להפניום, טנטלום וטונגסטן.

רדיואקטיביות ותהליך ביקוע

כל אקטינידים הם רדיואקטיביים; אף אחד מהם אינו בעל איזוטופ יציב. לתוריום-232 ולאורניום-238 זמני מחצית חיים של כ-14 מיליארד וכ-4.5 מיליארד שנים, ולכן הם שרדו מאז היווצרות כדור הארץ, אך האקטינידים הכבדים יותר דועכים הרבה מהר יותר. איינשטייניום ופרמיום התגלו לראשונה בשאריות מניסוי פצצת המימן הראשונה ב-1952, ואת היסודות שאחרי פרמיום אפשר להפיק רק כמה אטומים בכל פעם במאיצי חלקיקים.

התגובה המרכזית של האקטינידים היא ביקוע גרעיני. גרעין אורניום-235 הבולע נויטרון מתפצל לשני גרעינים קטנים יותר, ומשחרר עוד נויטרונים וכמות גדולה של אנרגיה, למשל אורניום-235 + נויטרון → בריום-141 + קריפטון-92 + 3 נויטרונים. נויטרונים אלה מבקעים גרעינים נוספים בתגובת שרשרת המפעילה כור גרעיני.

תכונות כימיות ומגמות

האקטינידים הם מתכות צפופות וכסופות המתעממות באוויר. לאקטינידים הראשונים יש מצבי חמצון רבים מפני שקל להסיר מהם אלקטרוני 5f: אורניום ופלוטוניום נעים שניהם מ-3+ עד 6+. אורניום מגיב עם פלואור ויוצר אורניום הקסאפלואוריד (U + 3F₂ → UF₆), תרכובת נדיפה המשמשת להעשרת אורניום. מאמריציום והלאה האקטינידים מתנהגים יותר כמו הלנתנידים, כאשר 3+ הוא מצב החמצון העיקרי.

שימושי האקטינידים

אורניום מועשר באורניום-235 משמש דלק לתחנות כוח גרעיניות, ופלוטוניום-239 משמש בנשק גרעיני ובדלק של כורים מסוימים. פלוטוניום-238 פולט חום יציב בעת דעיכתו ומפעיל חלליות כמו גשושיות וויאג'ר ורכבי המאדים קיוריוסיטי ופרסוורנס. אמריציום-241 הוא מקור הקרינה בגלאי עשן ביתיים רבים.

קליפורניום-252 הוא מקור נויטרונים להפעלת כורים, ואקטיניום-225 נבדק נגד סוגי סרטן מסוימים. מפני שהם רדיואקטיביים ורעילים, יש לטפל בכל האקטינידים בזהירות רבה.