Eigenschaften und Reaktionen der Actinide-Elementreihe

Am Ende des Periodensystems befindet sich eine spezielle Gruppe metallischer radioaktiver Elemente, die als Actinoide oder Actinoide bezeichnet werden. Diese Elemente, die normalerweise im Periodensystem von der Ordnungszahl 89 bis zur Ordnungszahl 103 reichen, haben interessante Eigenschaften und spielen eine Schlüsselrolle in der Kernchemie.

Ort

Das moderne Periodensystem hat zwei Elementreihen unter dem Hauptteil des Systems. Die Actiniden sind die Elemente in der unteren dieser beiden Reihen, während die obere Reihe die Lanthanidenreihe ist. Diese beiden Elementreihen werden unter der Haupttabelle platziert, da sie nicht in das Design passen, ohne die Tabelle zu verwirren und sehr breit zu machen.

Diese beiden Elementreihen sind jedoch Metalle, die manchmal als Teilmenge der Gruppe der Übergangsmetalle angesehen werden. Tatsächlich werden die Lanthanoide und Actinoide manchmal als innere Übergangsmetalle bezeichnet, was sich auf ihre Eigenschaften und ihre Position auf dem Tisch bezieht.

Zwei Möglichkeiten, die Lanthanoide und Actinoide in einem Periodensystem anzuordnen, bestehen darin, sie in die entsprechenden Reihen mit den Übergangsmetallen aufzunehmen, wodurch die Tabelle breiter wird, oder sie auszublähen und eine dreidimensionale Tabelle zu erstellen.

Elemente

Es gibt 15 Aktinidenelemente. Die elektronischen Konfigurationen der Aktiniden nutzen die f Sublevel, mit Ausnahme von Lawrencium, ein D-Block-Element. Abhängig von Ihrer Interpretation der Periodizität der Elemente beginnt die Reihe mit Actinium oder Thorium, bis hin zu Lawrencium. Die übliche Liste der Elemente in der Actinide-Reihe ist:

• Actinium (Ac)
• Thorium (Th)
• Protactinium (Pa)
• Uran (U)
• Neptunium (Np)
• Plutonium (Pu)
• Americium (Am)
• Kurium (cm)
• Berkelium (Bk)
• Californium (Cf)
• Einsteinium (Es)
• Fermium (Fm)
• Mendelevium
• Nobelium (Nein)
• Lawrencium (Lr)

Fülle

Die einzigen zwei Aktiniden, die in nennenswerter Menge in der Erdkruste vorkommen, sind Thorium und Uran. Geringe Mengen an Plutonium und Neptunium sind in Uranordnungen enthalten. Actinium und Protactinium treten als Zerfallsprodukte bestimmter Thorium- und Uranisotope auf. Die anderen Aktiniden gelten als synthetische Elemente. Wenn sie natürlich vorkommen, ist dies Teil eines Zerfallsschemas eines schwereren Elements.

Gemeinsame Eigenschaften

Actinides teilen die folgenden Eigenschaften:

• Alle sind radioaktiv. Diese Elemente haben keine stabilen Isotope.
• Aktiniden sind hoch elektropositiv.
• Die Metalle färben sich an der Luft leicht an. Diese Elemente sind pyrophor (entzünden sich spontan in der Luft), insbesondere als feinteilige Pulver.
• Aktiniden sind sehr dichte Metalle mit ausgeprägten Strukturen. Es können zahlreiche Allotrope gebildet werden - Plutonium weist mindestens sechs Allotrope auf. Die Ausnahme ist Actinium, das weniger kristalline Phasen aufweist.
• Sie reagieren mit kochendem Wasser oder verdünnter Säure, um Wasserstoffgas freizusetzen.
• Actinide-Metalle neigen dazu, ziemlich weich zu sein. Einige können mit einem Messer geschnitten werden.
• Diese Elemente sind formbar und duktil.
• Alle Aktiniden sind paramagnetisch.
• Alle diese Elemente sind silberfarbene Metalle, die bei Raumtemperatur und -druck fest sind.
• Aktinide verbinden sich direkt mit den meisten Nichtmetallen.
• Die Aktiniden füllen nacheinander die 5f-Unterebene. Viele Aktinidenmetalle haben Eigenschaften sowohl von d-Block- als auch von f-Blockelementen.
• Actiniden weisen mehrere Valenzzustände auf, typischerweise mehr als die Lanthaniden. Die meisten neigen zur Hybridisierung.
• Die Actiniden (An) können durch Reduktion von AnF3 oder AnF4 mit Dämpfen von Li, Mg, Ca oder Ba bei 1100 bis 1400 ° C hergestellt werden.

Verwendet

Meistens begegnen wir diesen radioaktiven Elementen im täglichen Leben nicht oft. Americium ist in Rauchmeldern enthalten. Thorium kommt in Gashüllen vor. Actinium wird in der wissenschaftlichen und medizinischen Forschung als Neutronenquelle, Indikator und Gammaquelle verwendet. Actinoide können als Dotierungsmittel verwendet werden, um Glas und Kristalle lumineszierend zu machen.

Der Großteil des Aktinidverbrauchs fließt in Energieerzeugungs- und Verteidigungsoperationen. Die Aktinidenelemente werden hauptsächlich als Kernreaktorkraftstoff und zur Herstellung von Kernwaffen verwendet. Die Actiniden werden für diese Reaktionen bevorzugt, weil sie leicht Kernreaktionen eingehen und unglaubliche Mengen an Energie freisetzen. Wenn die Bedingungen stimmen, können die Kernreaktionen zu Kettenreaktionen werden.

Quellen

• Fermi, E. "Mögliche Produktion von Elementen mit einer Ordnungszahl über 92." Nature. 133.
• Grau, Theodore. "Die Elemente: Eine visuelle Erforschung jedes bekannten Atoms im Universum." Black Dog & Leventhal.
• Greenwood, Norman N. und Earnshaw, Alan. "Chemie der Elemente", 2. Auflage. Butterworth-Heinemann.