10.8.2 Актиний (89Ас)
89 Ac 227 Aктиний Actinium |
[Rn] 7s2 6d1 |
1899 году сотрудник Кюри Дебьерн в редкоземельной фракции отходов от переработки урановой смоляной руды обнаружил новое радиоактивное вещество. При химико-аналитическом разделении это радиоактивное вещество осаждалось аммиаком вместе с редкоземельными элементами и торием. Радиоактивность была приписана новому радиоактивному элементу, который был назван актинием ( излучающий).
Есть лишь одна причина, по которой элемент № 89 – актиний - интересует сегодня многих. Этот элемент, подобно лантану, оказался родоначальником большого семейства элементов - актиноидов. В это семейство входят все три кита ядерной энергетики – уран, плутоний и торий.
И так, согласно актиноидной теории Г. Сиборга, актиний – первый член семейства актиноидных элементов и, следовательно, налог лантана. Электронная конфигурация актиния в основном состоянии предполагается следующей: 6s6p6 6d1 7s2.
В
настоящее время известно 24 изотопа
актиния, три из них встречаются в
природе(
Ac
,
Ac
Ac).
Остальные изотопы получены искусственным
путем.
Радиоактивные свойства некоторых изотопов актиния:
Изотоп актиния |
Реакция получения |
Тип распада |
Период полураспада |
221Ac |
232Th(d,9n)225Pa(б)→221Ac |
б |
<1 сек. |
222Ac |
232Th(d,8n)226Pa(б)→222Ac |
б |
4,2 сек. |
223Ac |
232Th(d,7n)227Pa(б)→223Ac |
б |
2,2 мин. |
224Ac |
232Th(d,6n)228Pa(б)→224Ac |
б |
2,9 час. |
225Ac |
232Th(n,г)233Th(в-)→233Pa(в-) 233U(б)→229Th(б)→225Ra(в-)→225Ac |
б |
10 сут. |
226Ac |
226Ra(d,2n)226Ac |
б или в- или электронный захват |
29 час. |
227Ac |
235U(б)→231Th(в-)→231Pa(б)→227Ac |
б и в- |
21,7 лет |
228Ac |
232Th(б)→228Ra(в-)→228Ac |
в- |
6,13 час. |
229Ac |
228Ra(n,г)229Ra(в-)→229Ac |
в- |
66 мин. |
230Ac |
232Th(d,б)230Ac |
в- |
80 сек. |
231Ac |
232Th(г,p)231Ac |
в- |
7,5 мин. |
232Ac |
232Th(n,p)232Ac |
в- |
35 сек. |
Главный и долгоживущий изотоп актиния - Ac (период полураспада 22 года) является дочерним продуктом 235U.
В урановых рудах актиний содержится в микроконцентрациях. В равновесии с 1 природного урана находится ~ 10-10 г Ac. Актиний может быть выделен из урановых и ториевых руд путем осуществления кислотного разложения руды с последующим разделением и выделением продуктов распада урана и тория и отделения актиния от примесей с лантаноидами. От лантана актиний может быть отделен хроматографически на катионите в аммонийной форме или методом электрофореза.
Количество получающегося актиния настолько мало, что этот элемент входит в десятку редчайших элементов.
Из – за очень малого содержания актиния в рудах его предпочитают получать искусственным путем, обычно облучением радия мощным потоком нейтронов:
Ra
( n,)
Ra
→
Ac
Именно этим путем получены чистые препараты актиния, на которых и были определены его основные свойства.
От радия актиний отделяют после растворения мишени в НСl довольно просто – экстракцией в раствор тиофенилкарбонила - трифторацетона в хлороформе при рН~3,6. Далее актиний осаждают в виде Ac2(С2О4)3, растворяют в соляной кислоте и плавиковой кислотой переводят в AcF3. Затем в вакууме при 12000С полученную соль восстанавливают металлическим литием до металла.
Элементарный актиний довольно тяжелый серебристо-белый металл, который легко окисляется на воздухе с образованием пленки оксида, предохраняющей металл от дальнейшей коррозии. Температура плавления актиния 10500С.
Актиний находится в главной подгруппе третьей группы периодической системы. Основные сведения о химических свойствах актиния получены при исследовании образцов, содержащих микроколичества элемента. Электронная структура атома отвечает схеме 6d17s2 . Его ближайшим химическим аналогом является лантан. У него, как и у лантана такая же валентность (+ 3), близкие атомные радиусы (1,87 нм у лантана и 2,03 нм у актиния), почти идентичное строение большинства соединений. Актиний подобно лантану химически активный элемент, быстро окисляющийся на воздухе. В то же время он имеет более основные свойства, чем лантан. В кислых растворах актиний присутствует в виде ионов. При рН>3 образуются коллоидные растворы. В микроконцентрациях актиний соосаждается гидроокисями иттрия, алюминия, железа.
Области применения изотопов актиния основаны на их ядерных характеристиках.
227Ac в смеси с бериллием является источником нейтронов. Ac-Be-источники характеризуются малым выходом гамма – квантов и применяются в активационном анализе при определении Mn, Si, Al в рудах. Кроме того 227Ac может использоваться в радиоизотопных источниках энергии.
225Ac применяется для получения 213Bi, а также в радио-иммунотерапии.
228Ac применяют в качестве радиоактивного индикатора в химических исследованиях из-за его высокоэнергетического в-излучения. Смесь изотопов 228Ac-228Ra используют в медицине как интенсивный источник г-излучения
Актиний относится к числу опасных радиоактивных ядов с высокой удельной б-активностью. Хотя абсорбция актиния из пищеварительного тракта по сравнению с радием сравнительно невелика, но наиболее важной особенностью актиния является его способность прочно удерживаться в организме в поверхностных слоях костной ткани. Первоначально актиний в значительной степени накапливается в печени, причём скорость его выведения из организма много больше скорости его радиоактивного распада. Кроме того, одним из дочерних продуктов его распада является очень опасный радон, защита от которого при работе с актинием является отдельной серьёзной задачей.
90 Th 232 Торий Thorium |
[Rn] 7s2 6d2 |