Aktinida (aktinium hingga lawrensium)

Siri 5f

Dalam aktinida, elektron ditambah ke subkulit 5f, sama seperti lantanida mengisi 4f. Coraknya kurang teratur kerana orbital 5f dan 6d hampir sama tenaganya: aktinium ialah [Rn] 6d¹ 7s², torium [Rn] 6d² 7s², uranium [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² dan plutonium [Rn] 5f⁶ 7s². Subkulit 5f penuh pada nobelium dan lawrensium.

Glenn Seaborg mencadangkan baris aktinida yang berasingan pada 1944. Sebelum itu, torium, protaktinium dan uranium diletakkan di bawah hafnium, tantalum dan tungsten.

Keradioaktifan dan pembelahan

Setiap aktinida adalah radioaktif; tiada satu pun mempunyai isotop stabil. Torium-232 dan uranium-238 mempunyai separuh hayat kira-kira 14 bilion dan 4.5 bilion tahun, jadi kedua-duanya kekal sejak Bumi terbentuk, tetapi aktinida yang lebih berat mereput jauh lebih cepat. Einsteinium dan fermium mula-mula ditemui dalam serpihan daripada ujian bom hidrogen pertama pada 1952, dan unsur selepas fermium hanya boleh dihasilkan beberapa atom pada satu masa dalam pemecut zarah.

Tindak balas utama aktinida ialah pembelahan nukleus. Nukleus uranium-235 yang menyerap neutron terbelah kepada dua nukleus yang lebih kecil, membebaskan lebih banyak neutron dan sejumlah besar tenaga, contohnya uranium-235 + neutron → barium-141 + kripton-92 + 3 neutron. Neutron tersebut membelah lebih banyak nukleus dalam tindak balas berantai yang menjalankan reaktor nuklear.

Sifat kimia dan arah aliran

Aktinida ialah logam tumpat berwarna keperakan yang malap apabila terdedah kepada udara. Aktinida awal mempunyai banyak keadaan pengoksidaan kerana elektron 5f mudah disingkirkan: uranium dan plutonium kedua-duanya berjulat dari +3 hingga +6. Uranium bertindak balas dengan fluorin membentuk uranium heksafluorida (U + 3F₂ → UF₆), sebatian meruap yang digunakan untuk memperkaya uranium. Bermula dari amerisium, aktinida bersifat lebih seperti lantanida, dengan +3 sebagai keadaan pengoksidaan utama.

Kegunaan aktinida

Uranium yang diperkaya dengan uranium-235 menjadi bahan api loji tenaga nuklear, dan plutonium-239 digunakan dalam senjata nuklear serta sesetengah bahan api reaktor. Plutonium-238 membebaskan haba yang stabil semasa mereput dan menjadi sumber kuasa kepada kapal angkasa seperti kapal penyelidik Voyager serta rover Marikh Curiosity dan Perseverance. Amerisium-241 ialah sumber sinaran dalam banyak alat pengesan asap isi rumah.

Kalifornium-252 ialah sumber neutron untuk memulakan reaktor, dan aktinium-225 sedang diuji terhadap sesetengah jenis kanser. Oleh sebab bersifat radioaktif dan toksik, semua aktinida mesti dikendalikan dengan sangat berhati-hati.