Справочная

" - 1 2 4 b N O S А Б В Г Д Е Ж З И К Л м Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э

АКТИНОИДЫ

АКТИНОИДЫ (актиниды), семейство из 14 радиоактивных элементовIII гр. 7-го периода периодич. системы (ат. н. 90-103), следующих за актинием:торий Th, протактиний Ра, уран U, нептуний Np,плутонийРи,америций Am, кюрии Cm, берклий Bk, калифорнийCf,эйнштейнийEs, фермий Fm, менделевий Md, нобелийNo и лоуренсийLr (для последних двух элементов название не общепринято). Актиноиды объединяются,подобно лантаноидам, в особую группу благодаря сходству конфигураций внеш.электронных оболочек их атомов (см. табл.), чем обусловлена близость мн.хим. св-в. Гипотеза о существовании в 7-м периоде семейства актиноидов была выдвинутаГ. Сиборгом в начале 1940-х гг.

При последоват. переходе от Ас к Lr новые электроны заполняют, как иу лантаноидов, места не на внеш. оболочках-шестой и седьмой, а более близкуюк ядру оболочку 5f Вследствие этого строение двух внеш. оболочекоказывается одинаковым. У первых актиноидов (до Am) энергии связи 5f-и 6d-электроновс ядром атома мало различаются, причем иногда энергия связи 5f-электроновбольше энергии связи 6d-электронов. Поэтому у атомов и ионов элементов,непосредственно следующих за Ас, могут заполняться 5f-и(или) 6Л-оболочки.

Степени окисления актиноидов чрезвычайно разнообразны; первые члены семейства,в отличие от лантаноидов, имеют неск. степеней окисления. Так, Th, Ра иU образуют Наиб. устойчивые соед. в степенях окисления соотв. + 4, + 5и + 6. Начиная с Am Наиб. устойчива степень окисления 4- 3; Cm и Bk в водныхр-рах, кроме степени окисления + 3, могут иметь относительно устойчивуюстепень окисления + 4, a Cf, Es, Fm, Md и No-также + 2.

ХАРАКТЕРИСТИКИ АКТИНОИДОВ И АКТИНИЯ

Ат. н.
Символ
Электронная конфигурация
Степень окисления
Атомный радиус, нм
Ионный радиус, нм
М3+ М4 +
89
Ас
6s26p66d17s2
+ 3
0,188
0,1071 —
90
Th
5f76s26p66d27s2
+ 3, +4
0,180
0,1051 0,0984
91
Ра
5f26s26p66dl7s2(или5f'6s26p66d27s2
+ 3, +4, +5
0,163
0,1034 0,0944
92
U
5f36s26p66d17s2
от +3 до +6
0,156
0,1005 0,0929
93
Np
5f56s26p67s2
от +3 до +7
0,155
0,0986 0,0913
94
Ри
5f66s26p67s2
от +3 до +7
0,160
0,0974 0,0896
95
Am
5f76s26p67s2
от +2 до +7
0,174
0,0962 0,0888
96
Cm
5f4s26p66d17s2
от +3 до +6
0,175
0,0946 0,0886
97
Bk
5f86s26p66d17s2(или5f96s26p67s2)
+ 3, +4
0,0935 0,0870
98
Cf
5fio6s26p67s2
+ 2, + 3, +4
0,169
0,0962 —
99
Es
5f116s26p67s2
+ 2, +3
0,0953 —
100
Fm
5f126s26p67s2
+ 2, +3
_
0,0943 -
101
Md
5f136s26p67s2
+ 1, -1-2, +3
_
0,0934 —
102
(No)
5f'146s26p67s2
+ 2, +3
_
0,0928 —
103
(Lr)
Sf146s26p66d17S2
+ 3
0,0921 —

Родственные соед. актиноидов и самого Ас часто изоструктурны, причем с ростоматомного номера параметры кристаллич. решеток монотонно уменьшаются. Помере увеличения заряда ядра снижаются значения ионных радиусов, т.е. наблюдается"актиноидное сжатие" (аналогичное "лантаноид-ному сжатию"), обусловленноепоследоват. заполнением электронами 5f-оболочки (для лантаноидов-4f-оболочки).Разница в энергиях ионизации отд. актиноидов невелика, что также является однойиз причин близости их хим. св-в.

Из актиноидов в природе распространены только U и Th; в малых кол-вах встречаютсяизотопы Ра-дочерние продукты распада U и Th, а также следовые кол-ва Npи Рu, образующиеся при ядерных р-циях изотопов U с нейтронами спонтанногоделения. Периоды полураспада даже Наиб. устойчивых нуклидов других актиноидов столькоротки, что в земной коре они отсутствуют.

Актиноиды-серебристо-белые металлы, темнеющие на воздухе; в мелкораздробленномсостоянии пирофорны. Реакцион-носпособны. Плотность большинства актиноидов близкак 20 г/см3. Наиб. легкоплавки Np и Ри (т. пл. ок. 640 °С), остальныеплавятся выше 1000°С. Т-ры кипения актиноидов превышают 3000°С.

Актиноиды легко реагируют с Н2, О2, N2, S,галогенами и др. неметаллами. По хим. поведению Наиб. близки между собойU, Np, Ри и Am. Элементы Bk, Fm, Md, No и Lr по хим. св-вам подобны лантаноидам.Актиноиды склонны к образованию комплексных соед. (особенно с кислородсодержащимилигандами), при этом, как и в случае лантаноидов, для них характерны высокиекоординационные числа, вплоть до 12.

Важное практич. значение в связи с проблемами переработки облученногоядерного топлива и разделения актиноидов имеет химия водных р-ров актиноидов. В кислых водныхр-рах существуют 4 вида катионов — М3+ , М4+ , MO+2и МО22+. Для Np открыт и пятый тип, вероятно, NpO+3.Ионы типа МO+2 и МО22+ обладаютвесьма прочной связью М—О. Энергии Гиббса образования ионов актиноидов в разныхстепенях окисления близки между собой, поэтому в р-ре могут одновременноприсутствовать разл. ионы (как в случае Pu — в степенях окисления от +3до +6, а в щелочных р-рах и + 7). Легкость перехода актиноидов из одной степениокисления в другие при окислит.-восстановит. р-циях используют для их разделения.Для соед. актиноидов в водных р-рах характерны гидролиз, полимеризация, комплексообразование,диспропорционирование, а также р-ции, вызываемые интенсивным самооблучением.

Все актиноиды, кроме Th, Pa и U, получают искусственно — облучением U и др.элементов нейтронами. Так, Np и Ри выделяют из отработанного ядерного топлива(они образуются при захвате ядрами 238U нейтронов, возникающихпри делении 235U). Изотопы элементов, следующих за Ри, получаютпри последоват. захвате нейтронов ядрами 239Рu в ядерных реакторах,элементы с ат. н. 100-103-бомбардировкой Pu, Am и Cm ядрами В, С или N,ускоренными на циклотроне. Выделение и очистка актиноидов-сложный многостадийныйпроцесс, осуществляемый преим. с использованием методов ионного обменаи экстракции.

Наиб, практич. значение имеют U, Pu, Th и Np. Нуклиды 235Uи Pu-топливо в ядерной энергетике, источники энергии в ядерном оружии;238Рuи 244Сm используют в произ-ве ядерных источников электрич. токав бортовых космич. системах. Торий — перспективное ядерное топливо в уран-ториевыхреакторах; Np применяют при произ-ве 238рu Нек-рые нуклиды актиноидов используютв медицине, дефектоскопии, активац. анализе и др.

Все актиноиды и их соед. чрезвычайно токсичны, что обусловлено их радиоактивностью.


===
Исп. литература для статьи «АКТИНОИДЫ»: Вдовенко В. М., Современная радиохимия, М., 1969; Москвин А. И., Координационная химия актиноидов, М.. 1975; Лантаиоилы и актиноиды,под ред. К. У. Бэгналла, пер. с англ., М., 1977; Борин Л.Л., Карелин А.И.,Термодинамика окислительно-восстановительных процессов в технологии актиноидов,М., I977; Симакин Г. А. [и др.], "Радиохимия", I977, т. 19, в. 4, с. 560-64;Лебедев И. А., Мясоедов Б. Ф., там же, 1982, т. 24, в. 6, с. 700-28. Б.В. Громов.

Страница «АКТИНОИДЫ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.