Актиноїди (від актинію до лоуренсію)

5f-ряд

В актиноїдів електрони додаються на 5f-підрівень, так само як лантаноїди заповнюють 4f. Закономірність менш регулярна, бо 5f- і 6d-орбіталі близькі за енергією: актиній має [Rn] 6d¹ 7s², торій [Rn] 6d² 7s², уран [Rn] 5f³ 6d¹ 7s², а плутоній [Rn] 5f⁶ 7s². До нобелію та лоуренсію 5f-підрівень заповнений повністю.

Окремий ряд актиноїдів запропонував Гленн Сіборг у 1944 році. До того торій, протактиній і уран розміщували під гафнієм, танталом і вольфрамом.

Радіоактивність і поділ

Кожен актиноїд радіоактивний; жоден не має стабільного ізотопу. Торій-232 та уран-238 мають періоди піврозпаду приблизно 14 мільярдів і 4,5 мільярда років, тому вони збереглися з часу утворення Землі, а важчі актиноїди розпадаються набагато швидше. Ейнштейній і фермій уперше виявили в уламках після першого випробування водневої бомби у 1952 році, а елементи після фермію можна отримувати лише по кілька атомів за раз у прискорювачах частинок.

Головна реакція актиноїдів — ядерний поділ. Ядро урану-235, яке поглинає нейтрон, розпадається на два менші ядра, вивільняючи ще нейтрони та велику кількість енергії, наприклад: уран-235 + нейтрон → барій-141 + криптон-92 + 3 нейтрони. Ці нейтрони розщеплюють нові ядра в ланцюговій реакції, що працює в ядерному реакторі.

Хімічні властивості та закономірності

Актиноїди — це щільні сріблясті метали, що тьмяніють на повітрі. Ранні актиноїди мають багато ступенів окиснення, бо їхні 5f-електрони легко віддаються: уран і плутоній виявляють ступені від +3 до +6. Уран реагує з фтором, утворюючи гексафторид урану (U + 3F₂ → UF₆) — летку сполуку, яку використовують для збагачення урану. Починаючи з америцію, актиноїди більше нагадують лантаноїди з основним ступенем окиснення +3.

Застосування актиноїдів

Уран, збагачений ураном-235, є паливом для атомних електростанцій, а плутоній-239 використовують у ядерній зброї та в деякому реакторному паливі. Плутоній-238 під час розпаду виділяє рівномірне тепло і живить космічні апарати, як-от зонди «Вояджер» та марсоходи «Кьюріосіті» і «Персеверанс». Америцій-241 є джерелом випромінювання в багатьох побутових димових сповіщувачах.

Каліфорній-252 є джерелом нейтронів для запуску реакторів, а актиній-225 випробовують проти деяких видів раку. Оскільки всі актиноїди радіоактивні й токсичні, поводитися з ними треба дуже обережно.