Википедија

Актинијум

За AC погледајте страницу наизменична струја.

Актинијум (Ac, лат. actinium) је хемијски елемент из групе непостојаних актиноида са атомским бројем 89.[4] Име је добио по грчкој речи aktinos која означава пречник. Француски хемичар Андре Л. Деберн је открио актинијум 1899. године на основу откривања јонизујућег зрачења. У исто време, кад и Дебијерн, тај елемент је открио и немачки хемичар Фридрих О. Гизел, који је предлагао непризнат назив еманијум (латински emanare значи ширити се, разливати се). Од имена елемента актинијум изводи се и назив целе групе актиноиди, која обухвата радоактивне елементе чије се атомске масе налазе између 89 do 102, од којих је први актинијум.[5] Актинијум се такође понекад сматра и првим прелазним металом 7. периоде, мада се много ређе лоренцијуму додељује та позиција. Актинијум је откривен 1899. године, а био је први непримордијални радиоактивни елемент који је издвојен. Иако су полонијум, радијум и радон откривени прије актинијума, они нису били добијени у чистом облику све до 1902. године.

Актинијум
Општа својства
Име, симболактинијум, Ac
Изгледсребрнасто-бео, сија сабласном плавом светлошћу;[1] понекад са златном нијансом[2]
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон
La
↑
Ac
↓
(Ubu)[а]
радијум ← актинијум → торијум ‍
Атомски број (Z)89
Група, периодагрупа 3 (понекад се сматра групом н/а), периода 7
Блокd-блок (понекад се сматра делом f-блока)
Категорија  актиноид, понекад се сматра прелазним металом
Рел. ат. маса (Ar)227,0277523(25)[3]
Масени број227 (најстабилнији изотоп)
Ел. конфигурација
по љускама
2, 8, 18, 32, 18, 9, 2
Физичка својства
Тачка топљења1500 K ​(1227 °‍C, ​2240 °F) (процењено)[2]
Тачка кључања3500±300 K ​(3200±300 °‍C, ​5800±500 °F) (екстраполисано)[2]
Густина при с.т.10 g/cm3
Топлота фузије14 kJ/mol
Топлота испаравања400 kJ/mol
Мол. топл. капацитет27,2 J/(mol·K)
Атомска својства
Електронегативност1,1
Енергије јонизације1: 499 kJ/mol
2: 1170 kJ/mol
3: 1900 kJ/mol
(остале)
Ковалентни радијус215 pm
Линије боје у спектралном распону
Спектралне линије
Остало
Кристална структура ​постраничноцентр. кубична (FCC)
Постраничноцентр. кубична (FCC) кристална структура за актинијум
Топл. водљивост12 W/(m·K)
CAS број7440-34-8
Историја
Откриће и прва изолацијаФридрих Оскар Гизел (1902)
Именовање и епонимАндре-Луј Деберн (1899)
Главни изотопи
изотоп расп. пж. (t1/2) ТР ПР
225Ac трагови 10 d α 221Fr
226Ac syn 29,37 h β− 226Th
ε 226Ra
α 222Fr
227Ac трагови 21,772 y β− 227Th
α 223Fr
референце • Википодаци

Актинијум је врло мек, сребрнасто-светли радиоактивни метал који врло бурно реагује са кисеоником и влагом из ваздуха, градећи бели покривни актинијум-оксид који спречава даљњу оксидацију. Као и већина лантаноида и многих актиноида, он задржава оксидационо стање +3 у готово свим својим једињењима. Овај метал се налази само у траговима унутар руда уранијума и торијума у виду изотопа 227Ac, а који се распада током времена полураспада од 21,772 године, претежно емитујући бета, а ређе и алфа-честице. Такође, постоји и изотоп 228Ac, који је бета активан, али му је време полураспада само 6,15 сати. У једној тони природног уранијума у рудама садржано је око 0,2 милиграма актинијума-227, док једна тона природног торијума садржи приближно 5 нанограма актинијума-228. Због велике сличности у физичким и хемијским особинама актинијума и лантана, одвајање актинијума из његових руда није практично. Уместо тога, овај елемент се у милиграмским количинама добија зрачењем неутронима изотопа радијума-226 у нуклеарним реакторима. Због реткости, високе цене добијања и радиоактивности, актинијум нема значајнијих примена у индустрији. Његова употреба своди се на извор неутрона те као средство у радиотерапији, којим се зраче одређене ћелије тумора у телу.

Историја уреди

Француски хемичар Андре-Луј Деберн објавио је 1899. откриће новог елемента. Издвојио га је из остатака руде уранинита, из које су Марија и Пјер Кири претходно издвојили радијум. Исте године, Деберн је описао нову материју, која је слична титанијуму[6] а у студији из 1900. навео је да је елемент сличан торијуму.[7] Актинијум је, не знајући за Деберново откриће, такође открио и Фридрих Оскар Гизел 1902. године[8] када је нову супстанцу описао да је слична лантану, те га је 1904. године назвао еманијум.[9] Након што су Харијет Брукс 1904, те Ото Хан и Ото Сакур 1905. године упоредили времена полураспада супстанци које су открили Деберн и Гизел,[10] одабрали су да задрже име елемента које је предложио Деберн, јер је био први који га је открио, иако је постојала неподударност у хемијским особинама које је он различито наводио у различитим радовима и периодима.[9][11]

Чланци објављени током 1970-их[12] и касније[13] наводе да Дебернови резултати објављени 1904. нису сагласни са оним објављеним 1899. и 1900. године. Осим тога, према данашњем знању из области хемије актинијума изводи се закључак да је овај елемент није могао бити ништа друго осим врло мали састојак у Деберновим резултатима из 1899. и 1900. Заправо, хемијске особине материје о којој је он писао наводе на помисао да се у том случају радило о протактинијуму, елементу који није откривен још наредних четрнаест година, само због тога што је „нестао” због своје хидролизе и адсорпције на Деберновом лабораторијском посуђу. То откриће је навело неке ауторе да Гизела „прогласе” особом која је открила актинијум.[2] Нешто умеренију визију научног открића предложио је Адлоф.[13] Он је навео би се ретроспективне критике раних радова требале ублажити због тадашњег нивоа знања из радиохемије: наглашавајући опрезност Дебернових тврдњи у првобитним радовима, он запажа да нико не може са сигурношћу тврдити да Дебернова супстанца није садржавала актинијум.[13] Деберн, који према мишљењима већине историчара важи за проналазача актинијума, изгубио је касније занимање за овај елемент и напустио истраживање. С друге стране, Гизелу се с пуним правом може дати част за прво добијање радиохемијски чистог узорка актинијума као и за одређивање његовог атомског броја 89.[12] Име актинијум потиче од старогрчких речи aktis, aktinos, што значи зрак.[14] Његов симбол Ac такође се користи и као скраћеница за друге супстанце или органска једињења која немају никакве везе са актинијумом, попут ацетила, ацетата[15] и понекад ацеталдехида.[16]

Особине уреди

Актинијум је меки, сребрено-сјајни,[17][18] радиоактивни метални елемент. Његов модул смицања (Колумбов модул) врло је близак оном код олова.[19] Због врло снажне радиоактивности актинијума, он у мраку сјаји светлоплавом светлошћу, која потече јер се околни ваздух јонизује због емисије енергетских честица.[20] Хемијске особине су сличне особинама лантана и других лантаноида, те је све те елементе врло тешко раздвојити из руда уранијума. Екстракција растварачима и јоноизмењивачка хроматографија су најчешће методе кориштене у издвајању актинијума.[21] Као први елемент међу актиноидима, по њему је ова група и добила име, на исти начин као што је лантан за лантаноиде. Међутим, актиноиди су у много већој мери различити између себе у односу на лантаноиде, тако да све до 1928. и предлога Чарлса Џанета о најзначајнијој измени Мендељејевог периодног система још од формирања групе лантаноида, тако што је увео актиноиде, а исти предлог имао је и Глен Т. Сиборг 1945. године.[22]

Актинијум врло бурно реагује са кисеоником и влагом из ваздуха градећи бели покровни слој актинијум-оксида који онемогућава даљњу оксидацију.[17] Као и код већине лантаноида и актиноида, актинијум постоји у оксидационом стању +3, а јони Ac3+ су безбојни у растворима.[23] Оксидационо стање +3 се јавља због електронске конфигурације актинијума [Rn]6d17s2, са три валентна електрона који се врло лако отпуштају дајући стабилну структуру затворених електронских љусци племенитог гаса радона.[18] Ретко оксидационо стање +2 једино је познато код актинијум-дихидрида (AcH2); мада се и ту можда ради о електридном једињењу као и код његовог лакшег конгенера лантана у једињењу LaH2.[24]

Изотопи уреди

Актинијум који се јавља у природи састоји се из два радиоактивна изотопа: 227
Ac (који се налази у радиоактивном низу распадања изотопа 235
U) и 228
Ac, који је трећи по реду „кћерка” изотоп од 232
Th. 227
Ac се претежно распада као бета емитер с врло малом енергијом, али се при 1,38% распада емитира алфа честица, па се стога врло лако може идентификовати помоћу алфа спектрометрије.[2] Укупно је до данас познато 36 радиоизотопа овог елемента, а међу њима је најстабилнији 227
Ac чије време полураспада износи 21,772 година. Након њега следе 225
Ac са временом полураспада од 10 дана и 226
Ac са временом полураспада од 29,37 сати. Сви остали познати радиоактивни изотопи имају времена полураспада краћа од 10 сати, а већина од њих времена краћа од једне минуте. Најкраће време полураспада има изотоп актинијума 217
Ac са 69 наносекунди, а који се распада алфа распадом и електронским захватом. Актинијум има и два позната метастабилна изотопа.[25] У хемији су најзначајнији изотопи 225Ac, 227Ac и 228Ac.[2]

Обогаћени 227
Ac се налази у равнотежи са својим производима распада након отприлике пола године. Он се распада током свог времена полураспада од 21,772 године емитујући углавном бета (98,62%) и незнатно алфа честице (1,38%),[25] а „кћерке” изотопи су део ланца распада познатог као актинијумов низ. Из разлога своје реткости и слабе распрострањености, ниске енергије бета честица које емитује (највише 44,8 keV) и ниског интензитета алфа зрачења, 227
Ac је врло тешко директно детектирати путем његове емисије па се стога прати само преко производа распада.[23] Изотопи актинијума по атомској тежини имају распон од 206 u (206
Ac) до 236 u (236
Ac).[25]

Изотоп Производња Распад Време
полураспада
221Ac 232Th(d,9n)→225Pa(α)→221Ac α 52 ms
222Ac 232Th(d,8n)→226Pa(α)→222Ac α 5,0 s
223Ac 232Th(d,7n)→227Pa(α)→223Ac α 2,1 min
224Ac 232Th(d,6n)→228Pa(α)→224Ac α 2,78 h
225Ac 232Th(n,γ)→233Th(β−)→233Pa(β−)→233U(α)→229Th(α)→225Ra(β−)→225Ac α 10 дана
226Ac 226Ra(d,2n)→226Ac α, β− електронски захват 29,37 h
227Ac 235U(α)→231Th(β−)→231Pa(α)→227Ac α, β− 21,77 год.
228Ac 232Th(α)→228Ra(β−)→228Ac β− 6,15 h
229Ac 228Ra(n,γ)→229Ra(β−)→229Ac β− 62,7 min
230Ac 232Th(d,α)→230Ac β− 122 s
231Ac 232Th(γ,p)→231Ac β− 7,5 min
232Ac 232Th(n,p)→232Ac β− 119 s

Напомене уреди

  1. ^ Or perhaps unquadtrium (Uqt), element 143, mirroring the controversy about whether group 3 should contain lanthanum and actinium or lutetium and lawrencium.

Референце уреди

  1. ^ Wall, Greg (8. 9. 2003). „C&EN: It's Elemental: The Periodic Table - Actinium”. C&EN: It's Elemental: The Periodic Table. Chemical and Engineering News. Приступљено 2. 6. 2011. 
  2. ^ а б в г д ђ Kirby, Harold W.; Morss, Lester R. (2006). „Actinium”. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. стр. 18. ISBN 978-1-4020-3555-5. doi:10.1007/1-4020-3598-5_2. 
  3. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  4. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  5. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  6. ^ André-Louis Debierne (1899). „Sur un nouvelle matière radio-active”. Comptes rendus (на језику: француски). 129: 593—595. Приступљено 26. 9. 2017. 
  7. ^ André-Louis Debierne (1900). „Sur un nouvelle matière radio-actif – l'actinium”. Comptes rendus (на језику: француски). 130: 906—908. 
  8. ^ Friedrich Oskar Giesel (1902). „Ueber Radium und radioactive Stoffe”. Berichte der Deutschen Chemische Geselschaft (на језику: немачки). 35 (3): 3608—3611. doi:10.1002/cber.190203503187. 
  9. ^ а б Friedrich Oskar Giesel (1904). „Ueber den Emanationskörper (Emanium)”. Berichte der Deutschen Chemische Geselschaft (на језику: немачки). 37 (2): 1696—1699. doi:10.1002/cber.19040370280. 
  10. ^ André-Louis Debierne (1904). „Sur l'actinium”. Comptes rendus (на језику: француски). 139: 538—540. 
  11. ^ Friedrich Oskar Giesel (1905). „Ueber Emanium”. Berichte der Deutschen Chemische Geselschaft (на језику: немачки). 38 (1): 775—778. doi:10.1002/cber.190503801130. 
  12. ^ а б Harold W. Kirby (1971). „The Discovery of Actinium”. Isis. 62 (3): 290—308. JSTOR 229943. doi:10.1086/350760. 
  13. ^ а б в J. P. Adloff (2000). „The centenary of a controversial discovery: actinium”. Radiochim. Acta. 88 (3–4_2000): 123—128. doi:10.1524/ract.2000.88.3-4.123. 
  14. ^ Hammond, C. R. The Elements u: Lide, D. R. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86 изд.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5. 
  15. ^ Gilley, Cynthia Brooke (2008). New convertible isocyanides for the Ugi reaction; application to the stereoselective synthesis of omuralide. ProQuest. стр. 11. ISBN 978-0-549-79554-4. 
  16. ^ Reimers, Jeffrey R. (2011). Computational Methods for Large Systems: Electronic Structure Approaches for Biotechnology and Nanotechnology. John Wiley and Sons. стр. 575. ISBN 978-0-470-48788-4. 
  17. ^ а б Joseph G. Stites; Salutsky Murrell L.; Stone Bob D. (1955). „Preparation of Actinium Metal”. J. Am. Chem. Soc. 77 (1): 237—240. doi:10.1021/ja01606a085. 
  18. ^ а б „Actinium”. Encyclopædia Britannica (15 изд.). 1995. стр. 70. 
  19. ^ Seitz, Frederick; Turnbull, David (1964). Solid state physics: advances in research and applications. Academic Press. стр. 289—291. ISBN 0-12-607716-9. 
  20. ^ Richard A. Muller (2010). Physics and Technology for Future Presidents: An Introduction to the Essential Physics Every World Leader Needs to Know. Princeton University Press. стр. 136—. ISBN 978-0-691-13504-5. 
  21. ^ J. J. Katz; Manning W. M. (1952). „Chemistry of the Actinide Elements Annual Review of Nuclear Science”. Annual Review of Nuclear Science. 1: 245—262. Bibcode:1952ARNPS...1..245K. doi:10.1146/annurev.ns.01.120152.001333. 
  22. ^ Glenn T. Seaborg (1946). „The Transuranium Elements”. Science. 104 (2704): 379—386. Bibcode:1946Sci...104..379S. JSTOR 1675046. PMID 17842184. doi:10.1126/science.104.2704.379. 
  23. ^ а б Actinium, Большой Советской Энциклопедии; pristupljeno 28. septembra 2017. (језик: руски)
  24. ^ Farr J.; Giorgi A. L.; Bowman M. G.; Money R. K. (1961). „The crystal structure of actinium metal and actinium hydride”. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 18: 42—47. doi:10.1016/0022-1902(61)80369-2. 
  25. ^ а б в Audi Georges; Bersillon O.; Blachot J.; Wapstra A. H. (2003). „The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties”. Nuclear Physics A. Atomic Mass Data Center. 729: 3—128. Bibcode:2003NuPhA.729....3A. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. 

Литература уреди

Спољашње везе уреди

 
Актинијум на Викимедијиној остави.
Преузето из „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Актинијум&oldid=27548748”