Актиноиды

Актиноиды (от актиний и греч. eidos - вид) (актиниды) - семейство радиоактивных химических элементов с атомными номерами 90-103, расположенных в 7 периоде периодической системы элементов за актинием и относящихся, как и актиний, к III группе. Первые три актиноида - Th, Ра и U - встречаются в природе в заметных количествах; они принадлежат к природным радиоактивным рядам. Остальные актиноиды синтезированы в 1940 - 63 искусственно (впоследствии Np и Рu в ничтожных количествах были обнаружены в некоторых радиоактивных рудах). В атомах актиноидов, как правило, имеется 1 электрон 6d и 2 электрона 7s, а при увеличении атомного номера на 1 новый электрон обычно попадает на оболочку 5f. Сходное строение двух внешних электронных оболочек обусловливает близость химических свойств различных актиноидов, а также схожесть химического поведения актиноидов и лантаноидов.

Вследствие постоянства числа электронов на двух внешних оболочках и возрастания атомного номера положительного заряда ядра имеет место т. н. актиноидное сжатие: у нейтральных атомов и ионов актиноидов с одинаковым зарядом при увеличении атомного номера радиус не увеличивается, как это бывает обычно, а несколько уменьшается.

Гипотезу о существовании семейства актиноидов, аналогичного семейству лантаноидов, выдвинул впервые в 1942 Г. Т. Сиборг (G. Т. Seaborg) на основе анализа химических свойств элементов с атомными номерами 95-97 и более тяжелых (под руководством и при участии Сиборга открыто 9 актиноидов). Необходимость объединения в одно семейство элементов с атомными номерами 90-103 подтвердилась после изучения химических свойств 104-го элемента - курчатовия: они оказались аналогичными свойствам гафния, принадлежащего к IV группе периодической системы.

Наиболее устойчивая степень окисления +3 для Am и следующих за ним актиноидов. Для актиноидов с атомными номерами меньшими, чем у Am, характерно образование соединений с более высокими степенями окисления, т. к. у этих элементов энергии электронов 6d близки к энергии электронов 5f и в образовании химических связей участвуют 7s-, 6d- и 5f-электроны, общее число которых доходит до 8 (у Pu). Поэтому у Th, Pa, U, Np и Рu наиболее характерные степени окисления равны соответственно +4, +5, +6, + 5 и +4.

Актиноиды обладают близкими химическими свойствами, и для их разделения и очистки применяют тонкие химические методы (хроматографию, экстракцию и др.}. Практическое применение находят главным образом Th, U и Pu. Нуклиды ³³³U, ²³⁵U и ²³⁹Pu служат ядерным горючим в атомных реакторах и ВВ в атомных бомбах и снарядах. Некоторые нуклиды актиноидов, испускающие альфа-частицы (²³⁸Pu, ²⁴²Cm и др.), используются при создании источников тока длительного действия (до 10 лет и более).