Οδηγός ακτινιδών

Στον περιοδικό πίνακα, η τοποθέτηση ενός συγκεκριμένου στοιχείου συνήθως καθορίζει τη χημική του ομοιότητα με τα άλλα στοιχεία γύρω του. Υπάρχουν πολλές ταξινομήσεις του περιοδικού πίνακα, όπως αλκαλικά μέταλλα που καταλαμβάνουν περιόδους 1 και 2, μέταλλα που καταλαμβάνουν περιόδους 3 έως 12 και αμέταλλα που καταλαμβάνουν περιόδους 13 έως 18. Στην περίοδο των μετάλλων υπάρχει μια σειρά που αποτελείται από 15 μεταλλικά χημικά στοιχεία με τους ατομικούς τους αριθμούς να κυμαίνονται από 89 έως 103, που ξεκινά από το ακτίνιο και τελειώνει με το λαουρένιο.

Η σειρά πήρε το όνομά της από το πρώτο στοιχείο της σειράς, το ακτίνιο. Το χημικό σύμβολο An and χρησιμοποιείται γενικά στις συζητήσεις της χημείας ακτινιδών για  αναφορά σε οποιαδήποτε ακτινίδη. Όλες οι ακτινίδες θεωρούνται ότι αποτελούν μέρος των στοιχείων f-block εξαιρουμένης της τελευταίας ακτινίδης, του λαουρενίου, που αναπαρίσταται με τα στοιχεία d-block. Το ακτίνιο έχει επίσης θεωρηθεί πολλές φορές ότι αποτελεί μέρος των στοιχείων d-block, αλλά το lawrencium έχει επιλεγεί γενικότερα στο d-block από αυτούς που μελετούν την ύλη.

Σημειώσεις για ακτινίδες

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η έννοια των ακτινιδών υποδηλώνει τη σειρά που αποτελείται από στοιχεία που βρίσκονται μεταξύ του ατομικού αριθμού 89 και 103. Οι σειρές αντιστοιχούν κυρίως στην πλήρωση του κελύφους ηλεκτρονίων 5f, παρόλο που στη θεμελιώδη κατάσταση όπως πολλά έχουν μια ανώμαλη διαμόρφωση που περιλαμβάνει το γέμισμα του 6d κελύφους που προκαλείται από τη διαηλεκτρονική απώθηση.

Με συγκρίσεις με τις λανθανίδες, οι οποίες είναι επίσης κυρίως στοιχεία f-block, οι ακτινίδες έχουν δείξει πολύ πιο μεταβλητό σθένος. Όλα έχουν πολύ μεγάλες ατομικές και ιοντικές ακτίνες και παρουσιάζουν επίσης ένα πολύ ασυνήθιστα μεγάλο εύρος ιδιοτήτων φυσικά. Ενώ το ακτίνιο και οι μεταγενέστερες ακτινίδες έχουν τις ίδιες λανθανίδες, τα στοιχεία όπως το θόριο, το πρωτακτίνιο και το ουράνιο έχουν πολύ μεγαλύτερη ομοιότητα με τα μέταλλα μετάπτωσης στις χημικές τους ιδιότητες, με το ποσειδώνιο και το πλουτώνιο να έχουν μεγαλύτερη ενδιάμεση θέση.

Όλες οι ακτινίδες έχουν ραδιενεργό χαρακτήρα και παρουσιάζουν ενέργεια στα φαινόμενα ραδιενεργής διάσπασης. Στοιχεία που βρίσκονται φυσικά στη Γη, όπως το θόριο και το ουράνιο με συνθετικά παραγόμενο πλουτώνιο, είναι οι πιο άφθονα διαθέσιμες ακτινίδες στον πλανήτη Γη. Αυτά τα άφθονα στοιχεία χρησιμοποιούνται συχνά σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και όπλα πυρηνικών πόρων. Το ουράνιο και το θόριο έχουν πολλές χρήσεις στην τρέχουσα και πρόσφατη ιστορία μας και άλλες ακτινίδες όπως το αμερίκιο χρησιμοποιούνται σε σύγχρονους ανιχνευτές καπνού.

Από τις άλλες ακτινίδες, το αρχέγονο θόριο και το ουράνιο έχουν μια πολύ σημαντική εμφάνιση στη Γη. Όταν το ουράνιο υφίσταται ραδιενεργό διάσπαση, έχει παραγωγή ακτινίου και πρωτακτινίου σε ίχνη. Τα στοιχεία πλουτώνιο και ποσειδώνιο σπάνια σχηματίζονται λόγω των αντιδράσεων μεταστοιχείωσης στα μεταλλεύματα ουρανίου. Τα άλλα στοιχεία των ομάδων ακτινιδών έχουν δημιουργηθεί από τον άνθρωπο και είναι καθαρά συνθετικά. Πολλά πυρηνικά όπλα έχουν εισαχθεί με έξι ακτινίδες που είναι βαρύτερες από το πλουτώνιο στο περιβάλλον. σχετικά με την ανάλυση των συντριμμιών από τον απόηχο της έκρηξης της βόμβας υδρογόνου του 1952, η οποία έδειξε τα στοιχεία americium, curium, berkelium, californium, einsteinium και fermium.

Ιδιότητες ακτινιδών

Οι ακτινίδες έχουν ιδιότητες που μοιάζουν με αυτές των λανθανιδών. Τα ηλεκτρονικά κελύφη 6d και 7s έχουν γεμίσει με στοιχεία ακτίνιο και θόριο. Το κέλυφος 5f έχει επίσης γεμίσει με αύξηση του ατομικού τους αριθμού. έχοντας το κέλυφος 4f γεμάτο με λανθανίδες. Η πρώτη πειραματική απόδειξη για την πλήρωση του κελύφους 5f που αποτελείται από ακτινίδες προήλθε από τους McMillan και Abelson το έτος 1940. Καθώς είναι παρόμοια με τις λανθανίδες, η ιοντική ακτίνα των ακτινιδών μειώνεται υπερβολικά μονοτονικά με τον ατομικό τους αριθμό.

Όλες οι ακτινίδες που υπάρχουν στη φύση είναι ραδιενεργές. Στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν σταθερά ισότοπα ακτινιδών που υπάρχουν στη φύση. Δεδομένου ότι οι ακτινίδες μπορούν εύκολα να χάσουν ηλεκτρόνια λόγω της χαμηλής ενέργειας ιονισμού τους, επομένως οι ακτινίδες έχουν πολύ υψηλή ηλεκτροθετική φύση. Λόγω της αντιδραστικότητάς τους, τα μέταλλα ακτινιδών επίσης αμαυρώνονται πολύ εύκολα στον αέρα. Είναι επίσης πυροφορικά που σημαίνει ότι αντιδρούν εύκολα με τον αέρα και αναλαμβάνουν αυθόρμητα φωτιά. Όταν οι ακτινίδες υπάρχουν ως λεπτά διαιρεμένη σκόνη, τότε είναι ακόμη πιο επιρρεπείς στο να πιάσουν φωτιά αυθόρμητα.

Χρήσεις ακτινιδών

Δεδομένου ότι οι ακτινίδες είναι πολύ ραδιενεργές και οι άνθρωποι είναι ευαίσθητοι στην ακτινοβολία, είναι πολύ σπάνιο να βρεθούν ακτινίδες σε μια καθημερινή εφαρμογή. Αλλά ακόμη και τότε μικρές ποσότητες ακτινιδών βρίσκονται σε ορισμένα αντικείμενα που έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν τη ζωή ευκολότερη. Το Americium είναι μια ακτινίδη που χρησιμοποιείται ευρέως σε ανιχνευτές καπνού που μπορεί να βρεθεί σχεδόν σε όλα τα μέρη αυτές τις μέρες. Μια συναρπαστική χρήση των ακτινιδών είναι η παροχή φωταύγειας στο γυαλί και σε άλλους κρυστάλλους. Το ακτίνιο χρησιμοποιείται για ιατρικούς και πειραματικούς σκοπούς συνήθως ως ακτίνα νετρονίων ή πηγή ακτίνων γάμμα.

Αλλά οι πιο δημοφιλείς χρήσεις της ακτινίδης είναι στον τομέα της άμυνας και της ενέργειας. Στον ενεργειακό τομέα, οι ακτινίδες χρησιμοποιούνται κυρίως ως πυρηνικά καύσιμα. Αυτό συμβαίνει επειδή οι ακτινίδες υφίστανται πολύ εύκολα πυρηνικές αντιδράσεις και διατηρώντας με ακρίβεια τις διαφορετικές συνθήκες, μπορεί να δημιουργηθεί μια αντίδραση αλλαγής που μπορεί να οδηγήσει στην παραγωγή περισσότερης ενέργειας. Κατά συνέπεια, αυτή ακριβώς η ιδιότητα χρησιμοποιείται επίσης στον αμυντικό τομέα όπου προτιμώνται οι ακτινίδες στη δημιουργία πυρηνικών όπλων. Μπορούν να υποστούν πυρηνικές αντιδράσεις που απελευθερώνουν τεράστια ποσότητα ενέργειας πολύ εύκολα.

Συμπέρασμα

Οι ακτινίδες είναι μια σημαντική ομάδα στοιχείων, αλλά οι άνθρωποι δεν μπόρεσαν να τις εκμεταλλευτούν πλήρως για όλους τους πόρους που προσφέρουν. Είναι δυνητικά οι καλύτερες πηγές για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών του μέλλοντος και επίσης για να βοηθήσουν στην επίλυση άλλων μυστηρίων που περιστρέφονται γύρω από την πυρηνική αποσύνθεση και τις πυρηνικές αντιδράσεις.

Οι ακτινίδες έχουν ιδιότητες που μοιάζουν με αυτές των λανθανιδών. Τα ηλεκτρονικά κελύφη 6d και 7s έχουν γεμίσει με στοιχεία ακτίνιο και θόριο. Το κέλυφος 5f έχει επίσης γεμίσει με αύξηση του ατομικού τους αριθμού. έχοντας το κέλυφος 4f γεμάτο με λανθανίδες. Η πρώτη πειραματική απόδειξη για την πλήρωση του κελύφους 5f που αποτελείται από ακτινίδες προήλθε από τους McMillan και Abelson το έτος 1940. Καθώς είναι παρόμοια με τις λανθανίδες, η ιοντική ακτίνα των ακτινιδών μειώνεται υπερβολικά μονοτονικά με τον ατομικό τους αριθμό.