Актиній
.png)
Актиній (англ. actinium, нім. Aktinium) — радіоактивний хімічний елемент III групи періодичної системи елементів[1], символ Ас, ат. н. 89; ат.м. 227,0278. Найдовше живе бета-радіоактивний ізотоп 227Ас. Період напіврозпаду 21,773 р. Ізотопи 227Ас і 228Ас (наз. також мезоторий II, Ms Th II) входять до складу природних радіоактивних рядів. Вміст актинію у земній корі дуже малий (). Актиній — сріблясто-білий метал з граноцентричною кубічною ґраткою. Швидко реагує з киснем і вологою повітря, утворюючи білий шар оксиду актинію, що запобігає подальшому окисленню.
Досить важкий (густина 10,7 г/см³) і вельми хімічно активний. Міститься у уранових та торієвих рудах. Одна тонна природного урану в руді містить близько 0,2 міліграма актинію-227, а одна тонна торію містить близько 5 нанограмів актинію-228. Високотоксичний. tпл = 1050 °C, tкип = 3590 °C.
Близька схожість фізичних і хімічних властивостей актинію та лантану робить відділення актинію від руди непрактичним. Натомість, цей елемент отримують у міліграмових кількостях шляхом нейтронного опромінення 226Ra в ядерному реакторі. Через свою дефіцитність, високу ціну та радіоактивність актиній не має значного промислового застосування. Його сучасні застосування включають джерело нейтронів та агент для променевої терапії.
Актиній був відкритий у 1899 французьким хіміком А. Деб'єрном у відходах від переробки уранової смоли, залишених Марією та П'єром Кюрі після видобутку радію.[2] У 1899 році Деб'єрн описав речовину як подібну до титану[3] та (у 1900 році) як подібну до торію.[4] Новий елемент був названий актинієм.
Фрідріх Оскар Гізель знайшов у 1902 році[5] речовину, подібну до лантану, і назвав її «еманієм» у 1904 році.[6] Німецький радіофізик Ф. Гізель отримав сильно радіоактивний елемент з такої ж фракції уранової смоли, яка містить рідкісноземельні елементи.
Подальше дослідження показало ідентичність препаратів, отриманих Деб'єрном і Гізелем, хоча вони спостерігали радіоактивне випромінювання не самого актинію, а продуктів його розпаду — 227Th і 230Th.
Після порівняння періодів напіврозпаду речовин, визначених Деб'єрном,[7] Гаррієт Брукс у 1904 році та Отто Ганом і Отто Саккуромом у 1905 році, назву нового елемента, обрану Деб'єрном, було збережено, оскільки вона мала старшинство, незважаючи на суперечливі хімічні властивості, які він заявляв про елемент у різний час.[8][9]
Статті, опубліковані в 1970-х роках[10] та пізніше,[2] свідчать про те, що результати Деб'єрна, опубліковані в 1904 році, суперечать результатам, опублікованим у 1899 та 1900 роках. Крім того, відомий нині хімічний склад актинію виключає його присутність як чогось іншого, окрім другорядного компонента результатів Деб'єрна 1899 та 1900 років; насправді, хімічні властивості, про які він повідомив, роблять ймовірним, що він натомість випадково ідентифікував протактиній, який не був відкритий ще протягом чотирнадцяти років, а потім зник через гідроліз та адсорбцію на його лабораторному обладнанні. Це спонукало деяких авторів виступати за те, щоб відкриття приписували виключно Гізелю.[11] Менш конфронтаційне бачення наукового відкриття пропонує Адлофф.[2] Він вважає, що ретроспективну критику ранніх публікацій слід пом'якшити з огляду на тодішній стан радіохімії: підкреслюючи розсудливість тверджень Деб'єрна в оригінальних статтях, він зазначає, що ніхто не може стверджувати, що речовина Деб'єрна не містила актиній.[2] Деб'єрн, якого зараз переважна більшість істориків вважає першовідкривачем, втратив інтерес до цього елемента та залишив цю тему. Гізелю, з іншого боку, можна по праву приписати перше отримання радіохімічно чистого актинію та ідентифікацію його атомного номера 89.[10]
Актиній, від грецького «ακτίνα» — промінь, блиск, сяйво.
Конфігурація зовнішніх електронних оболонок 6d7s2; енергії послідовної іонізації відповідно дорівнюють 6,9; 12,06, 20 еВ. Металічний радіус 0,203 нм, радіус іона(+3) 0,111 нм. Значення електронегативності 1,00. У сполуках завжди має ступінь окиснення +3, проте у деяких процесах може короткочасно виникати іон Ac2+.
Актиній є найлегшим елементом серед актиноїдів — групи радіоактивних елементів, подібних до нього хімічно, що отримала назву на його честь, аналогічно тому як лантаноїди отримали назву на честь лантану. За хімічними властивостями схожий на лантан. У них дуже схожі хімічні властивості: загальна валентність (3+), близькі атомні радіуси (1,87 і 2,03 А), майже ідентична будова більшості сполук. Через це лантан використовують як сурогат актинію під час розробки процедур його підготовки або аналізу[12].
На повітрі актиній окиснюється до Ас2О3.
Відомі сполуки актинію з фтором (AcF3, AcOF), хлором (AcCl3, AcOCl), бромом (AcBr3, AcOBr), сіркою (Ac2S3), а також складні і нестійкі комплексні сполуки, такі як AcPO4·½H2O і Ac2(C2O4)3·10H2O[13].
Інші сполуки, такі як гідроксиди, йодиди, оксалати, фосфати та інші, ймовірно теж утворюються, проте не були отримані у достатніх кількостях для дослідження[14].
Водні розчини актинію безбарвні[15].
Іон актинію Ac3+ проявляє найбільш основні властивості серед усіх +3 іонів[15].
Через високу радіоактивність світиться в темряві.
Природній актиній постійно утворюється при розпаді рідкісного ізотопу 235U (227Ac, T½ 21,7 років) і при розпаді торію 232Th (228Ac, T½ 6 годин)[16].
Загалом відомо 34 ізотопи актинію з масовими числами від 206 до 235, 4 з яких — метастабільні. З нестабільних ізотопів, найбільші періоди напіврозпаду мають 227Ac (21,772 років) і 225Ac (10,0 днів)[17].
Добування з природніх руд не має сенсу через малу концентрацію, тому актиній отримують в ядерних реакторах за реакцією:
![{\displaystyle \mathrm {^{226}_{\ 88}Ra\ +\ _{0}^{1}n\ \longrightarrow \ _{\ 88}^{227}Ra\ {\xrightarrow[{42,2\ min}]{\beta ^{-}}}\ _{\ 89}^{227}Ac} }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c9ead92b5741b8d2dc958c429e610f57b59c0d95)
Також, для постійного отримання 225Ac використовують торієво-актинієві генератори (так звані «торієві корови»), в яких актиній постійно утворюється з 229Th (з проміжним утворенням радію) і відділяється за допомогою аніоно-обмінної хроматографії[en][18].
Альфа-випромінювання актинію-225 використовується для лікування ракових пухлин. При його розпаді (і подальших розпадах його продуктів розпаду) не утворюється жорсткого гамма-випромінювання, тому тканини, що знаходяться поруч з джерелом (на відстані до 100 мікронів) отримують значні дози опромінення, а решта організму лишається неушкодженною[19].
У 1970-х роках розроблялися ядерні батареї на основі актинію. За розрахунками, пристрій з 18 грамами актинію мав би потужність 250 Вт. Був виготовлений пробний генератор з 2 грамами актинію. Проте плутонієві генератори такого типу виявилися більш економічно доцільними[19].
Може використовуватись для джерел нейтронів за рахунок опромінювання берилію-9 альфа-частинками від продуктів розпаду актинію-227[20].
- ↑ Tolstoukhov, Anatoliĭ.; Толстоухов, Анатолій.; Vseukraïnsʹka ekolohichna liha; Всеукраїнська екологічна ліга. (2007–2008). Ekolohichna ent︠s︡yklopedii︠a︡. Kyïv. ISBN 978-966-8670-41-1. OCLC 858161396.
{{cite book}}: Обслуговування CS1: Сторінки з неправильним форматом в діапазонах дат (посилання) - ↑ а б в г Adloff, J. P. (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. S2CID 94016074.
- ↑ Debierne, André-Louis (1899). Sur un nouvelle matière radio-active. Comptes Rendus (фр.). 129: 593—595.
- ↑ Debierne, André-Louis (1900–1901). Sur un nouvelle matière radio-actif – l'actinium. Comptes Rendus (фр.). 130: 906—908.
- ↑ Giesel, Friedrich Oskar (1902). Ueber Radium und radioactive Stoffe. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (нім.). 35 (3): 3608—3611. doi:10.1002/cber.190203503187.
- ↑ Giesel, Friedrich Oskar (1904). Ueber den Emanationskörper (Emanium). Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (нім.). 37 (2): 1696—1699. doi:10.1002/cber.19040370280.
- ↑ Debierne, André-Louis (1904). Sur l'actinium. Comptes Rendus (фр.). 139: 538—540.
- ↑ Giesel, Friedrich Oskar (1904). Ueber Emanium. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (нім.). 37 (2): 1696—1699. doi:10.1002/cber.19040370280.
- ↑ Giesel, Friedrich Oskar (1905). Ueber Emanium. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (нім.). 38 (1): 775—778. doi:10.1002/cber.190503801130.
- ↑ а б Kirby, Harold W. (1971). The Discovery of Actinium. Isis. 62 (3): 290—308. doi:10.1086/350760. JSTOR 229943. S2CID 144651011.
- ↑ Kirby, H. W.; Morss, Lester R. (2010). Morss, Lester R.; Edelstein, Norman M.; Fuger, Jean (ред.). Actinium (англ.). Dordrecht: Springer Netherlands. с. 18—51. doi:10.1007/978-94-007-0211-0_2. ISBN 978-94-007-0210-3.
- ↑ Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 18.
- ↑ Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 36.
- ↑ Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 35.
- ↑ а б Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 37.
- ↑ Active actinium [Архівовано 28 липня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Isotopes of the Element Actinium [Архівовано 6 серпня 2020 у Wayback Machine.](англ.)
- ↑ Construction of a thorium/actinium generator at the Canadian Nuclear Laboratories(англ.)
- ↑ а б Morss,Edelstein,Fuger, 2010, с. 42.
- ↑ Любич О.Й., Пчелінцев В.О. Фізичні основи металургії кольорових і рідкоземельних металів. — Суми : Вид-во СумДУ, 2009. — 226 с. — ISBN 978-966-657-255-7.
- Глосарій термінів з хімії / укладачі: Й. Опейда, О. Швайка ; Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк : Вебер, 2008. — 738 с. — ISBN 978-966-335-206-0.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — ISBN 966-7804-14-3.
- Ю. Я. Фіалков. Актиній // Українська радянська енциклопедія [Архівовано 18 жовтня 2016 у Wayback Machine.]
- L.R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger. Actinium // The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. — 4. — Дордрехт, Нідерланди : Springer Science & Business Media, 2010. — Т. 1. — 4191 с. — ISBN 978-94-007-0211-0.
- Актиній [Архівовано 29 вересня 2020 у Wayback Machine.] // Велика українська енциклопедія : у 30 т. / проф. А. М. Киридон (відп. ред.) та ін. — 2016. — Т. 1 : А — Акц. — 592 с. — ISBN 978-617-7238-39-2.
|
Це незавершена стаття з хімії. Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її. |