Aktinitler (aktinyumdan lavrensiyuma)

5f serisi

Aktinitlerde, lantanitlerin 4f'yi doldurması gibi, elektronlar 5f alt kabuğuna eklenir. 5f ve 6d orbitalleri enerji bakımından birbirine yakın olduğundan düzen daha az düzenlidir: aktinyum [Rn] 6d¹ 7s², toryum [Rn] 6d² 7s², uranyum [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² ve plütonyum [Rn] 5f⁶ 7s² düzenindedir. 5f alt kabuğu nobelyum ve lavrensiyumda doludur.

Glenn Seaborg ayrı aktinit sırasını 1944'te önerdi. Bundan önce toryum, protaktinyum ve uranyum, hafniyum, tantal ve tungstenin altına yerleştiriliyordu.

Radyoaktiflik ve fisyon

Her aktinit radyoaktiftir; hiçbirinin kararlı izotopu yoktur. Toryum-232 ve uranyum-238'in yarı ömürleri yaklaşık 14 milyar ve 4,5 milyar yıldır, bu yüzden Dünya oluştuğundan beri varlığını sürdürmüşlerdir; ancak daha ağır aktinitler çok daha hızlı bozunur. Aynştaynyum ve fermiyum ilk kez 1952'deki ilk hidrojen bombası denemesinin enkazında bulundu; fermiyumdan sonraki elementler ise ancak parçacık hızlandırıcılarında bir seferde birkaç atom olarak elde edilebilir.

Aktinitlerin temel tepkimesi nükleer fisyondur. Bir nötron yakalayan uranyum-235 çekirdeği iki daha küçük çekirdeğe bölünür; daha fazla nötron ve büyük miktarda enerji açığa çıkar, örneğin uranyum-235 + nötron → baryum-141 + kripton-92 + 3 nötron. Bu nötronlar, bir nükleer reaktörü çalıştıran zincir tepkimesinde başka çekirdekleri de bölerler.

Kimyasal özellikler ve eğilimler

Aktinitler havada matlaşan, yoğun, gümüş renkli metallerdir. İlk aktinitler, 5f elektronları kolay koparıldığı için birçok yükseltgenme basamağına sahiptir: uranyum ve plütonyumun ikisi de +3 ile +6 arasında değişir. Uranyum flüorla tepkimeye girerek uçucu bir bileşik olan uranyum hekzaflorürü (U + 3F₂ → UF₆) oluşturur; bu bileşik uranyumu zenginleştirmek için kullanılır. Amerikyumdan itibaren aktinitler lantanitlere daha çok benzer davranır ve başlıca yükseltgenme basamağı +3'tür.

Aktinitlerin kullanım alanları

Uranyum-235 bakımından zenginleştirilmiş uranyum nükleer santrallere yakıt olur; plütonyum-239 ise nükleer silahlarda ve bazı reaktör yakıtlarında kullanılır. Plütonyum-238 bozunurken sabit ısı verir ve Voyager sondaları ile Curiosity ve Perseverance Mars gezgin araçları gibi uzay araçlarına güç sağlar. Amerikyum-241 birçok ev tipi duman dedektöründeki ışınım kaynağıdır.

Kaliforniyum-252 reaktörleri başlatmak için bir nötron kaynağıdır, aktinyum-225 ise bazı kanser türlerine karşı denenmektedir. Radyoaktif ve zehirli oldukları için tüm aktinitler büyük bir dikkatle ele alınmalıdır.