Detta är den fjärde artikeln för att fira ”Internationella Året för det Periodiska systemet av Grundämnen (IYPT2019) av Fn: s Generalförsamling och UNESCO. Läs föregående artikel här och håll ögonen öppna
uran är bara en av aktinidelementen, som utgör en stor del av det periodiska systemet-av de 118 kända och namngivna elementen, de består av 15 element (atomnummer 89 -103)., Tillsammans med familjen av lanthaniderna placeras de tydligt under huvuddelen av elementen i tabellen.
hur aktiniderna fick det finns en lång historia; deras upptäckt sträckte sig nästan 200 år.
tillsammans med en lanthanid (prometium) är alla aktinider radioaktiva. Två av dem, torium och uran, har tillräckligt stora halveringstider-14,05 miljarder år för 232: E och 4,47 miljarder år för 238U – för att de ska ha överlevt på jorden i stora mängder., De var väl etablerade av Mendeleevs tid, eftersom torium upptäcktes av Berzelius 1829 och Klaproth upptäckte uran ännu tidigare, 1789, med metalliskt uran som först isolerades 1841. Deras atommassor var kända ganska exakt av 1871 (Th = 231, U = 240) och tillräcklig av deras kemi var känd för Mendeleev att placera torium i grupp IV och uran i Grupp VI. i själva verket förekommer plutonium också i jorden i absolut små mängder, vid omkring en del i 1011 i pitchblende, den huvudsakliga malmen av uran.,
inga fler aktinider identifierades förrän 1899 (aktinium) och 1913 (protactinium). Protactinium befanns snart ha ett (+5) tillstånd, vilket tyder på att det tillhörde i Grupp V. Vid den tiden var det känt att toriums kemi var begränsad till +4 oxidationstillståndet, som zirkonium i grupp IV (inte mycket var känt om hafnium vid den tiden, eftersom det inte upptäcktes förrän 1923). Uran var känt för att ha föreningar i flera oxidationstillstånd + 3, + 4, + 5 och + 6( en egenskap hos övergångsmetaller), så det var naturligt att sätta det i Grupp VI under Mo och W., En annan nära parallell var bildandet av dioxojonen 2+, liknande 2 +(m = Mo, W).
så på sitt utseende 1938 skrev Emeleus och Andersons ”Moderna aspekter av oorganisk kemi” (som skulle bli dagens ledande oorganisk kemi lärobok) ett periodiskt bord på sidan 2 som visade de fyra kända aktiniderna (även om de inte refererade till dem som det) Ac, Th, Pa och U i grupperna III-VI respektive. 1938 var det år då Hahn och Strassman upptäckte kärnklyvning när uranatomer bombarderades med neutroner., Detta ledde till att de brittiska och amerikanska regeringarna inrättade program för att undersöka kärnvapen, som utvecklades till Manhattanprojektet.
1940 såg synteserna av neptunium (93) och plutonium (94) genom bombardemang av uranatomer med neutroner. Glenn Seaborg var ansvarig för syntesen av plutonium och ledde försöken att göra tyngre element. Detta uppnåddes 1944 med synteserna av americium (95) och curium (96). Till att börja med kunde Seaborgs grupp inte identifiera dessa två nya element; de antog att de var homologer av Ir och Pt, elementen ovanför dem i versionen av det periodiska bordet då nuvarande.,
då hade Seaborg den avgörande insikten att istället för att vara en tyngre typ av övergångsmetall, som involverar fyllning av d-orbitaler, aktinium och dess efterföljande element, var i själva verket en heaverversion av lanthaniderna, där 5F-elektroniska subshell fylldes. När de insåg att Am och Cm bildade lanthanidliknande + 3-joner kunde de skilja dem därefter. Seaborg myntade termen ”actinides”, motsvarande ”lanthanides”, uppkallad efter det första elementet i serien, som en generisk titel för dessa element., Han testade sin idé på kollegor, som var skeptiska och berättade för honom att om han publicerade den skulle han skada sitt rykte som kemist. Som Seaborg senare påpekade hade han inte ett rykte att förlora, så han gick vidare och publicerade det (i kemiska och tekniska nyheter).
händelser har visat Seaborg rätt. Eftersom fler och fler av dessa syntetiska element skapades visade studier att deras mest stabila oxidationstillstånd verkligen var +3. Ett exempel på hur deras beteende speglade lanthaniderna tillhandahålls av nobelium, element 102., Motsvarande lanthanid till nobelium är ytterbium, och det finns en stor kemi i +2-tillståndet för detta element. Faktum är att +2-tillståndet är det mest stabila för nobelium; dess Jon i vattenlösning är No2+(aq).
framgången med Seaborgs ”aktinid” – hypotes betyder inte att placeringen av lanthaniderna och aktiniderna avgörs. Från 1960-talet fortsatte forskare att försöka syntetisera nya element för att uppta det periodiska bordet efter aktiniderna., Trots det faktum att halveringstiden för dessa syntetiska element blev kortare och kortare, nyligen var serien av element efter att aktiniderna slutfördes med det 118: e elementet, Oganesson (Og). Deras syntheser är nu bekräftade, och alla har fått namn.
precis som människor har argumenterat för att lutetium omplaceras till Grupp 3 i periodiska systemet, så det har föreslagits att Lawrencium (103) också tillhör grupp 3.
en arbetsgrupp diskuterar frågan, i syfte att ge rekommendationer till Internationella unionen för ren och tillämpad kemi (IUPAC).,
debatten om ompositionering av lawrencium fortsätter.
vissa aktinider – särskilt uran och i mindre utsträckning plutonium – har särskilt viktiga tillämpningar inom energiproduktion, som kärnbränslen. Även om deras radioaktivitet är en ytterligare komplikation, har de den stora fördelen att generera energi utan användning av koldioxidbaserade bränslen och deras därav följande bidrag till koldioxidnivåer och den förbättrade växthuseffekten (även kallad global uppvärmning). Processen är inte utan risk, mest känd den 26 April 1986, när ett misstag i drift av No., 4 reaktor i Tjernobyl kraftverk i Ukraina ledde till en brand och explosioner som involverar dess grafitmoderator, och orsakar en flykt av radioaktivt skräp i atmosfären. Konstant vaksamhet är priset på säkerhet.