Актиний и актиноиды

 

Урановые руды имеют повышенные концентрации актиния. 

Как  за  лантаном  в  периодической  таблице  следуют 14  элементов-лантаноидов,  так  и  за  актинием  следуют 14  элементов-актиноидов.  Самый  известный  из  них  — элемент № 92, уран, последний и самый тяжелый элемент, известный Д. И. менделееву. 

 

Еще в середине 1950-х гг. в учебниках уран располагали в периодической таблице под вольфрамом, но со временем «родственников»  актиния  становилось  известно все больше. И тогда в таблицу элементов ввели отдельную группу актиноидов, аналогичную группе лантаноидов, как это предлагал американский физик Гленн Сиборг (1912–1999). в результате уран переместился в отдельную группу актиноидов.  все  актиноиды  радиоактивны;  периоды  полураспада  их  самых  долгоживущих  изотопов  составляют от 14 млрд лет для тория-232 (элемент № 90) до 10 часов для лоуренсия-265 (элемент № 103, последний актиноид). 

 

Элементы  тяжелее  урана  были  получены  искусственно и будут рассмотрены отдельно как «трансурановые элементы». В природе существует три так называемых радиоактивных ряда, начинающихся с урана (двух его изотопов)  и  тория.  радиоактивный  ряд  —  это цепочка ядерных превращений, которая начинается  с  относительно  долгоживущего  изотопа  урана  или  тория  и  заканчивается  стабильным изотопом свинца. в этой цепочке одни  нуклиды  испускают  альфа-частицы, другие — бета-частицы. Альфа-частица — это ядро атома гелия-4 (2 протона, 2 нейтрона).  когда  альфа-частица  вылетает  из ядра,  его  заряд  уменьшается  на  2  (сдвиг на  две  клетки  влево  в  таблице  элементов), а масса уменьшается на 4. 

 

При бетараспаде нейтрон в ядре самопроизвольно превращается в протон, электрон и невесомую частицу антинейтрино. Электрон и  антинейтрино  выделяются  с  большой скоростью из ядра, а протон в нем остается. в этом случае масса ядра не меняется (массы протона и нейтрона очень близки), а  заряд  увеличивается  на  1  (сдвиг  на  одну клетку вправо в таблице элементов). Ряд тория начинается с тория-232, возраст  которого  совпадает  с  предполагаемым возрастом вселенной. Этот ряд заканчивается стабильным свинцом-208. 

 

Ряд  урана,  он  же  ряд  радия,  начинается  с  урана-238. Его  родоначальник  —  самый  долгоживущий  изотоп  урана, период полураспада которого по случайному совпадению приблизительно равен времени существования Земли. Значит, когда наша планета образовалась, на ней было вдвое больше урана. ряд урана заканчивается другим стабильным изотопом свинца, свинцом-206. 

 

Третья  природная  цепочка  радиоактивных  превращений, которая исторически называется рядом актиния, начинается  с  другого  долгоживущего  изотопа  урана,  235 U. в  этом  ряду  конечным  продуктом  является  свинец-207. Таким образом, из четырех стабильных изотопов свинца три  образуются  в  виде  продуктов  радиоактивных  рядов. В результате изотопный состав свинца в разных минералах различен.



Актиноиды испускают лучи подобно тем, которыми обладают актинии (морские анемоны).

 

 

Название этим радиоактивным элементам было дано по аналогии с радием (от греч. aktis — луч): эти элементы очень радиоактивны, а актиний даже светится в темноте. 

 

Актиний в природе находится в очень малых количествах в  урановой руде. Там его и  обнаружил в 1899 г. французский физик и химик А. Л. Дебьерн. Природный актиний представлен единственным нуклидом 227 Ас с периодом полураспада 21,8 лет. В лабораториях получено еще несколько десятков изотопов актиния с периодами полураспада от 10 суток до миллиардных долей секунды. В свободном виде актиний реагирует с водой с выделением водорода. 

 

Очень высокая радиоактивность актиния затрудняет определение его физических свойств. Изотопы актиния применяют в научных исследованиях и в медицине.

 

Существование протактиния предсказал в 1871 г. Д. И. Менделеев. Открыт же он был в 1913 г. работавшим в США польским физиком Казимиром Фаянсом (1887–1975) и его помощником немецким физиком Отто Освальдом Герингом (1892–1969). Они назвали этот элемент «бревием» (от лат. brevis — «короткоживущий»).

 

У протактиния в отличие от актиния есть сравнительно долгоживущий изотоп 231 Pa, с  периодом полураспада 32 760 лет, поэтому свойства этого элемента изучены лучше. Это твердый светло-серый металл, на воздухе покрывается пленкой оксида, при нагревании реагирует с водородом. Хотя протактиний был открыт намного позже актиния, в природном радио активном ряду актиния (который начинается с урана-235) протактиний стоит раньше; отсюда и его название — от греч. protos — «первый», «исходный», «начальный».