Eigenschappen en reacties van de Actinide-reeks elementen

Onderaan het periodiek systeem bevindt zich een speciale groep metallische radioactieve elementen die actiniden of actinoïden worden genoemd. Deze elementen, meestal beschouwd als variërend van atoomnummer 89 tot atoomnummer 103 op het periodiek systeem, hebben interessante eigenschappen en spelen een sleutelrol in de nucleaire chemie.

Plaats

Het moderne periodiek systeem heeft twee rijen elementen onder het hoofdgedeelte van de tabel. De actiniden zijn de elementen onderaan deze twee rijen, terwijl de bovenste rij de lanthanideserie is. Deze twee rijen elementen worden onder de hoofdtabel geplaatst omdat ze niet in het ontwerp passen zonder de tafel verwarrend en erg breed te maken.

Deze twee rijen elementen zijn echter metalen, soms beschouwd als een subset van de groep overgangsmetalen. In feite worden de lanthaniden en actiniden soms de binnenste overgangsmetalen genoemd, verwijzend naar hun eigenschappen en positie op de tafel.

Twee manieren om de lanthaniden en actiniden in een periodiek systeem te plaatsen, zijn door ze op te nemen in hun overeenkomstige rijen met de overgangsmetalen, waardoor de tafel breder wordt of ze ballonvaren, waardoor een driedimensionale tafel ontstaat.

Elements

Er zijn 15 actinide-elementen. De elektronische configuraties van de actiniden gebruiken de f subniveau, met uitzondering van lawrencium, een d-blokelement. Afhankelijk van uw interpretatie van de periodiciteit van de elementen, begint de reeks met actinium of thorium, en gaat door tot lawrencium. De gebruikelijke lijst met elementen in de actinideserie is:

• Actinium (Ac)
• Thorium (Th)
• Protactinium (Pa)
• Uranium (U)
• Neptunium (Np)
• Plutonium (Pu)
• Americium (Am)
• Curium (Cm)
• Berkelium (Bk)
• Californium (Cf)
• Einsteinium (Es)
• Fermium (Fm)
• Mendelevium (Md)
• Nobelium (Nee)
• Lawrencium (Lr)

Overvloed

De enige twee actiniden die in aanzienlijke hoeveelheden in de aardkorst worden aangetroffen, zijn thorium en uranium. Kleine hoeveelheden plutonium en neptunium zijn aanwezig in uraniumorden. Actinium en protactinium komen voor als vervalproducten van bepaalde thorium- en uraniumisotopen. De andere actiniden worden beschouwd als synthetische elementen. Als ze van nature voorkomen, maakt het deel uit van een vervalschema van een zwaarder element.

Gemeenschappelijke eigenschappen

Actinides delen de volgende eigenschappen:

• Ze zijn allemaal radioactief. Deze elementen hebben geen stabiele isotopen.
• Actiniden zijn zeer elektropositief.
• De metalen tasten gemakkelijk aan in lucht. Deze elementen zijn pyrofoor (spontaan ontbranden in de lucht), met name als fijn verdeelde poeders.
• Actiniden zijn zeer dichte metalen met onderscheidende structuren. Talrijke allotropen kunnen worden gevormd - plutonium heeft ten minste zes allotropen. De uitzondering is actinium, dat minder kristallijne fasen heeft.
• Ze reageren met kokend water of verdund zuur om waterstofgas vrij te geven.
• Actinide metalen zijn meestal vrij zacht. Sommige kunnen met een mes worden gesneden.
• Deze elementen zijn vervormbaar en vervormbaar.
• Alle actiniden zijn paramagnetisch.
• Al deze elementen zijn zilverkleurige metalen die bij kamertemperatuur en druk vast zijn.
• Actiniden combineren rechtstreeks met de meeste niet-metalen.
• De actiniden vullen achtereenvolgens het 5f subniveau. Veel actinidemetalen hebben eigenschappen van zowel d-blok- als f-blokelementen.
• Actiniden vertonen verschillende valentie-toestanden, meestal meer dan de lanthaniden. De meeste zijn gevoelig voor hybridisatie.
• De actiniden (An) kunnen worden bereid door reductie van AnF3 of AnF4 met dampen van Li, Mg, Ca of Ba bij 1100-1400 C.

Toepassingen

Meestal komen we deze radioactieve elementen niet vaak tegen in het dagelijks leven. Americium wordt aangetroffen in rookmelders. Thorium wordt gevonden in gasmantels. Actinium wordt gebruikt in wetenschappelijk en medisch onderzoek als een bron van neutronen, indicatoren en gammabronnen. Actiniden kunnen worden gebruikt als doteerstoffen om glas en kristallen lichtgevend te maken.

Het grootste deel van het gebruik van actiniden gaat naar energieproductie en defensieoperaties. Het primaire gebruik van de actinide-elementen is als kernreactorbrandstof en bij de productie van kernwapens. De actiniden hebben de voorkeur voor deze reacties omdat ze gemakkelijk nucleaire reacties ondergaan, waardoor ongelooflijke hoeveelheden energie vrijkomen. Als de omstandigheden goed zijn, kunnen de nucleaire reacties kettingreacties worden.

bronnen

• Fermi, E. "Mogelijke productie van elementen met een atoomnummer hoger dan 92." Nature, Vol. 133.
• Gray, Theodore. "De elementen: een visuele verkenning van elk bekend atoom in het heelal." Black Dog & Leventhal.
• Greenwood, Norman N. en Earnshaw, Alan. "Chemistry of the Elements", 2e editie. Butterworth-Heinemann.