Актиноиды. Физические и химические свойства. Токсичность

1.

Актиноиды.

2.

Актиноиды – семейство, состоящее из 14
радиоактивных химических элементов III
группы 7-го периода периодической
системы с атомными номерами 90-103.
Находится в верхней строке.

3.

К данной группе относят : торий,
проактиний, уран, нептуний, плутоний,
амерций, кюрий, берклий, калифорний,
эйнштейний, фермий, менделевий,
нобелий и лоуренсий.
**
Ac
Th
Pa
U
Np
Pu
Am
Cm
Bk
Cf
Es
Fm
Md
No
Lr

4.

Физические свойства.
• Типичные металлы.
• Мягкие, имеют серебристый цвет,
достаточно высокую плотность и
пластичность. Некоторые можно разреть
ножом.
• Температура плавления актиноидов
изменяется при увеличении числа fэлектронов нелинейно.

5.

Химические свойства.
• Все актиноиды являются химически активными металлами.
• Подобно лантаноидам, 5f-элементы обладают высокой
химической активностью по отношению к кислороду,
галогенам, азоту, сере. Так, торий, уран и нептуний уже при
комнатной температуре медленно окисляются на воздухе.
Чистый плутоний, оставленный на воздухе
является пирофорным.

6.

Различие химических свойств актиноидов и
лантаноидов проявляется в том, что актиноиды
легче вступают в реакции и имеют разные
валентные состояния. Это объясняется меньшим
размером 5f-орбиталей по сравнению с 4fорбиталями, их экранированностью
внешними электронами и поэтому способностью к
более легкому расширению за пределы 6s- и 6pорбиталей. Актиноиды склонны к гибридизации.
Особенно это характерно для тех элементов, атомы
которых имеют малое количество 5f-электронов.
Объясняется это тем, что энергии 5f-, 7s- и 6dподуровней очень близки.

7.

Большинство элементов данной группы могут иметь
разные степени окисления, причём в наиболее стабильных
соединениях проявляются следующие степени окисления:
актиний — +3
торий — +4
протактиний — +5
уран — +6
нептуний — +5
плутоний — +4
америций и остальные актиноиды — +3

8.

Распространение в природе.
• Торий и уран имеют самую высокую распространённость среди
актиноидов. Уран принадлежит к числу редких и рассеяных
элементов. В земной коре уран встречается в виде
минеральной формы уранинита, а также карнотита. Торий,
также как и уран, сопровождается с минеральными формами
почти всех редкоземельных элементов. Богатые
месторождения монацитовых песков находятся в Индии,
Бразилии, Австралии, Африке, Канаде, США и на Цейлоне.

9.

Получение.
• В большинстве случаев для получения чистого вещества
элементов применяют разложение химического соединения
этого элемента, обычно путём реакции его оксида, фторида
и т. д. с водородом. Однако этот метод неприменим к
актиноидам, поскольку они встречаются очень редко в природе,
и поэтому для их выделения применяются более сложные
методы очистки соединений, а затем и получения элементов
данной группы.
• Чаще всего для выделения чистых соединений актиноидов
используют фториды, поскольку они плохо растворяются
в воде и могут быть легче удалены путём обменной реакции.

10.

Свойства.
• По свойствам актиноиды сходны с лантаноидами, но между
ними есть и отличия. Отличие двух групп объясняется тем, что у
актиноидов прерывается заполнение наружных электронных
оболочек — шестой (группа 6d) и седьмой (после появления
группы электронов 7s2), и при переходе от каждого
предыдущего актиноида к последующему происходит (в
основном, а начиная с кюрия — исключительно) заполнение fэлектронов в пятой электронной оболочке. У актиноидов по
аналогии с лантаноидами происходит заполнение f-слоя в
четвёртой электронной оболочке.
• Первое экспериментальное доказательство заполнения 5
(пятой) f-электронной оболочки в области близких к урану
тяжёлых элементов было получено Э. Макмилланом и Ф.
Абельсоном в 1940 году.

11.

Применение.
• Большинство актиноидов, до америция включительно, нашли
применение в различных областях науки и техники, например
приборостроении (датчики дыма), космических технологиях.
Однако наиболее массовым и значимым является применение
актиноидов для создания ядерного оружия и применение в
качестве топлива в ядерных реакторах, в обоих случаях
используется свойство некоторых из актиноидов выделять
колоссальную энергию при ядерной реакции — делении ядра,
которая при определённых условиях может быть цепной, то
есть самоподдерживающейся.

12.

Токсичность.
Радиоактивные вещества оказывают вредное
воздействие на человеческий организм вследствие:
– местного загрязнения кожи, которое было вызвано,
например, проливанием или рассыпанием радиоактивного
вещества;
– внутреннего облучения вследствие попадания в организм
радиоактивных изотопов;
– внешнего чрезмерного облучения наиболее сильными
типами — β- и γ-излучением.