Eigenschappen van actiniden (Actinide-serie)

Onderaan het periodiek systeem bevindt zich een speciale groep metaal radioactieve elementen actiniden of actinoïden 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.

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, omvatten ze in hun overeenkomstige rijen met de overgangsmetalen, die de tafel breder maken, of ze ballonvaren, waardoor een driedimensionaal wordt gemaakt tafel.

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 (Vader)
• Uranium (U)
• Neptunium (Np)
• Plutonium (Pu)
• Americium (Am)
• Curium (Cm)
• Berkelium (Bk)
• Californium (Cf)
• Einsteinium (Es)
• Fermium (Fm)
• Mendelevium (Md)
• Nobelium (Nee)
• Lawrencium (Lr)

De enige twee actiniden die in aanzienlijke hoeveelheden in de aardkorst worden aangetroffen, zijn thorium en uranium. Uranium bevat kleine hoeveelheden plutonium en neptunium. 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.

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. Talloze 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 kneedbaar en ductiel.
• 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, doorgaans meer dan de lanthaniden. De meeste zijn vatbaar 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.

Meestal komen we deze radioactieve elementen niet vaak tegen in het dagelijks leven. Americium zit in rookmelders. Thorium wordt aangetroffen in gasmantels. Actinium wordt in wetenschappelijk en medisch onderzoek gebruikt als neutronenbron, indicator en gammabron. Actiniden kunnen worden gebruikt als doteermiddelen om glas en kristallen lichtgevend te maken.

Het grootste deel van het actinidegebruik gaat naar energieproductie en defensie. De actinide-elementen worden voornamelijk gebruikt als brandstof voor kernreactoren 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.

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