Акти́ний — химический элемент с атомным номером 89, обозначается в периодической системе элементов символом Ac (лат. Actinium). Не имеет стабильных изотопов. При нормальных условиях представляет собой тяжёлый серебристо-белый металл. Относится к семейству актиноидов.

89 РадийАктинийТорий
La

Ac

Ubu
ВодородГелийЛитийБериллийБорУглеродАзотКислородФторНеонНатрийМагнийАлюминийКремнийФосфорСераХлорАргонКалийКальцийСкандийТитанВанадийХромМарганецЖелезоКобальтНикельМедьЦинкГаллийГерманийМышьякСеленБромКриптонРубидийСтронцийИттрийЦирконийНиобийМолибденТехнецийРутенийРодийПалладийСереброКадмийИндийОловоСурьмаТеллурИодКсенонЦезийБарийЛантанЦерийПразеодимНеодимПрометийСамарийЕвропийГадолинийТербийДиспрозийГольмийЭрбийТулийИттербийЛютецийГафнийТанталВольфрамРенийОсмийИридийПлатинаЗолотоРтутьТаллийСвинецВисмутПолонийАстатРадонФранцийРадийАктинийТорийПротактинийУранНептунийПлутонийАмерицийКюрийБерклийКалифорнийЭйнштейнийФермийМенделевийНобелийЛоуренсийРезерфордийДубнийСиборгийБорийХассийМейтнерийДармштадтийРентгенийКоперницийНихонийФлеровийМосковийЛиверморийТеннессинОганесонПериодическая система элементов
89Ac
Cubic-face-centered.svg
Electron shell 089 Actinium.svg
Внешний вид простого вещества
тяжёлый радиоактивный металл серебристо-белого цвета
Свойства атома
Название, символ, номер

Актиний / Actinium (Ac), 89

Атомная масса
(молярная масса)

227,0278 а. е. м. (г/моль)

Электронная конфигурация

[Rn] 6d1 7s2

Радиус атома

188 пм

Химические свойства
Радиус иона

(+3e) 118 пм

Электроотрицательность

1,1 (шкала Полинга)

Электродный потенциал

Ac←Ac3+ -2,13В Ac←Ac2+ -0,7В

Степени окисления

3

Энергия ионизации
(первый электрон)

 665.5(6.90) кДж/моль (эВ)

Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.)

10,07 г/см³

Температура плавления

1320 K

Температура кипения

3470 K

Уд. теплота плавления

(10,5) кДж/моль

Уд. теплота испарения

(292,9) кДж/моль

Молярная теплоёмкость

27,2[1] Дж/(K·моль)

Молярный объём

22,54 см³/моль

Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки

кубическая
гранецентрированая

Параметры решётки

5,67[2]

Номер CAS

7440-34-8

89
Актиний
(227)
6d17s2

Содержание

ИсторияПравить

Актиний был открыт в 1899 году А. Дебьерном в отходах от переработки урановой смолки, из которой удалили полоний и радий. Новый элемент был назван актинием. Вскоре после открытия Дебьерна независимо от него немецкий радиофизик Ф. Гизель из такой же фракции урановой смолки, содержащей редкоземельные элементы, получил сильно радиоактивный элемент и предложил ему название «эманий».

Дальнейшее исследование показало идентичность препаратов, полученных Дебьерном и Гизелем, хотя они наблюдали радиоактивное излучение не самого актиния, а продуктов его распада — 227Th (радиоактиний) и 230Th (ионий).

Происхождение названияПравить

От др.-греч. ἀκτίς — луч.

Нахождение в природеПравить

Актиний является одним из самых малораспространённых в природе радиоактивных элементов. Общее его содержание в земной коре не превышает 2600 т., тогда как, например, количество радия — более 40 млн т.

В природе найдено 3 изотопа актиния: 225Ac, 227Ac, 228Ac.

Актиний сопутствует урановым рудам. Его содержание в природных рудах соответствует равновесному. Повышенные количества актиния находят в молибденитах, халькопирите, касситерите, кварце, пиролюзите. Актиний характеризуется невысокой миграционной способностью в природных объектах и перемещается значительно медленнее, чем уран.

СвойстваПравить

Актиний — металл серебристо-белого цвета, тяжелый, мягкий, по внешнему виду напоминает лантан. Вследствие радиоактивности в темноте светится характерным голубым цветом. Во влажном воздухе покрывается оксидной пленкой. Сильный восстановитель, реагирует с водой:

 

Разбавленными кислотами:

 

Подобно лантану, может существовать в двух кристаллических формах, но получена только одна форма — β-Ac, имеющая кубическую гранецентрированную структуру. Низкотемпературную α-форму получить не удалось.

Атомный радиус актиния ненамного превышает атомный радиус лантана и составляет 1,88 Å.

По химическим свойствам актиний также сильно похож на лантан, в соединениях принимает степень окисления +3 (Ac2O3, AcBr3, Ac(OH)3), но отличается высокой реакционноспособностью и более основными свойствами.

ПолучениеПравить

Получение актиния из урановых руд нецелесообразно ввиду малого его в них содержания, а также большого сходства с присутствующими там редкоземельными элементами.

В основном, изотопы актиния получают искусственным путём. Изотоп 227Ac получают облучением радия нейтронами в реакторе. Выход, как правило, не превышает 2,15 % от исходного количества радия. Количество актиния при данном способе синтеза исчисляется в граммах. Изотоп 228Ac получают облучением изотопа 227Ac нейтронами.

Выделение и очистка актиния от радия, тория и дочерних продуктов распада проводятся методами экстракции и ионного обмена.

Металлический актиний получают восстановлением трифторида актиния парами лития:

  (1300-1350 °C, в атмосфере Ar)

ИзотопыПравить

Природный актиний состоит из одного радиоактивного изотопа, 227Ac. Известно тридцать шесть радиоизотопов, наиболее стабильные — 227Ac с периодом полураспада в 21,772 лет, 225Ac с периодом полураспада 10,0 дней и 226Ac с периодом полураспада 29,37 часа. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 10 часов, и большинство из них имеет период полураспада менее 1 минуты. Самый короткоживущий изотоп актиния — 217Ac с периодом полураспада 69 наносекунд, который распадается через альфа-распад и электронный захват.

Очищенный 227Ac приходит в равновесие с продуктами распада через 185 дней. Он распадается в основном с излучением β-(98,8 %) и небольшого количества α-частиц (1,2 %), последующие продукты распада также относятся к ряду актиния. Изотопы актиния имеют атомный вес в диапазоне от 206 до 236 а.е.м.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов актиния:

Изотоп актиния Реакция получения Тип распада Период полураспада
221Ac 232Th(d,9n)225Pa(α)→221Ac
α
<1 сек.
222Ac 232Th(d,8n)226Pa(α)→222Ac
α
4,2 сек.
223Ac 232Th(d,7n)227Pa(α)→223Ac
α
2,2 мин.
224Ac 232Th(d,6n)228Pa(α)→224Ac
α
2,9 час.
225Ac 232Th(n,γ)233Th(β)→233Pa(β)→233U(α)→229Th(α)→225Ra(β)225Ac
α
10 сут.
226Ac 226Ra(d,2n)226Ac
α или β или электронный захват
29 час.
227Ac 235U(α)→231Th(β)→231Pa(α)→227Ac
α или β
21,7 лет
228Ac 232Th(α)→228Ra(β)→228Ac
β
6,13 час.
229Ac 228Ra(n,γ)229Ra(β)→229Ac
β
66 мин.
230Ac 232Th(d,α)230Ac
β
80 сек.
231Ac 232Th(γ,p)231Ac
β
7,5 мин.
232Ac 232Th(n,p)232Ac
β
35 сек.

ПрименениеПравить

227Ac в смеси с бериллием является источником нейтронов. Ac-Be-источники характеризуются малым выходом гамма-квантов, применяются в активационном анализе при определении Mn, Si, Al в рудах.

225Ac применяется для получения 213Bi, а также для использования в радиоиммунотерапии.

227Ac может использоваться в радиоизотопных источниках энергии.

228Ac применяют в качестве радиоактивного индикатора в химических исследованиях из-за его высокоэнергетического β-излучения.

Смесь изотопов 228Ac-228Ra используют в медицине как интенсивный источник γ-излучения.

Физиологическое действиеПравить

Актиний относится к числу опасных радиоактивных ядов с высокой удельной α-активностью. Хотя абсорбция актиния из пищеварительного тракта по сравнению с радием сравнительно невелика, но наиболее важной особенностью актиния является его способность прочно удерживаться в организме в поверхностных слоях костной ткани. Первоначально актиний в значительной степени накапливается в печени, причём скорость его удаления из организма намного больше скорости его радиоактивного распада. Кроме того, одним из дочерних продуктов его распада является очень опасный радон, защита от которого при работе с актинием является отдельной серьёзной задачей.

В литературеПравить

В фантастическом рассказе Э. Гамильтона «Мои бедные железные нервы» описана добыча актиния в промышленных масштабах на вымышленном четвёртом спутнике Плутона, Дис (что невозможно, так как единственный природный и самый долгоживущий изотоп актиния имеет период полураспада меньше 22 лет). Судя по содержанию, актиний во вселенной рассказа применяется для энергетики. Добычу осуществляют автономные роботы, причём автор даёт описание в шуточном ключе: на роботов-добытчиков радиоактивное топливо действует примерно так же, как на человека — алкоголь.

ПримечанияПравить

  1. Редкол.:Кнунянц И. Л. (гл. ред.). Химическая энциклопедия: в 5 т. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 78. — 623 с. — 100 000 экз.
  2. WebElements Periodic Table of the Elements | Actinium | crystal structures

ЛитератураПравить

Каралова З. К., Мясоедов Б. Ф. Актиний. М.: Наука, 1982. 144 с.

СсылкиПравить

См. такжеПравить