แอคติไนด์คืออะไร?

แอคติไนด์เป็นชื่อกลุ่มที่กำหนดให้องค์ประกอบ 90-103 ในตารางธาตุซึ่งประกอบด้วยทอเรียม, โพรทิติเนียม, ยูเรเนียม, เนปจูนเนียม, พลูโตเนียม, อเมริกา, คูเรียม, เบร์เรเนียม, เฟอร์นิเซียม, เฟเนเรียม, สวรรค์ แอคติเนียมธาตุ, เลขอะตอม 89, หลังจากที่ชื่อกลุ่มนั้นไม่ใช่ - พูดอย่างเคร่งครัด - เป็นหนึ่งในแอคติไนด์ แต่มักจะรวมอยู่ด้วย เช่นเดียวกับองค์ประกอบทั้งหมดที่หนักกว่าตะกั่วไม่มีซีรีย์แอคติไนด์ที่มีไอโซโทปที่เสถียรและดังนั้นจึงมีกัมมันตภาพรังสี ยูเรเนียมและทอเรียมนั้นเกิดขึ้นตามธรรมชาติพร้อมกับร่องรอยของแอคติเนียม, โปรโตติเนียม, พลูโทเนียมและเนปจูน องค์ประกอบที่เหลือไม่เคยพบเห็นในธรรมชาติ แต่ผลิตในเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเล็กมาก

ยูเรเนียมและทอเรียมมีครึ่งชีวิตที่ยาวนานและมีอยู่ในโลกในปริมาณมากตั้งแต่การก่อตัว เป็นที่เชื่อกันว่าความร้อนในแกนกลางของโลกส่วนใหญ่ซึ่งเป็นแผ่นเปลือกโลกและภูเขาไฟนั้นเกิดจากการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสี ไอโซโทปพลูโทเนียม -244 มีครึ่งชีวิตค่อนข้างยาวและมีร่องรอยของพลูโทเนียมดั้งเดิมของโลกที่ยังคงอยู่รอด อย่างไรก็ตามพลูโทเนียมส่วนใหญ่ในสิ่งแวดล้อมมาจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ actinium, protactinium และ neptunium ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาตินั้นมีครึ่งชีวิตที่สั้นกว่าดังนั้นองค์ประกอบใด ๆ ที่มีอยู่เมื่อโลกก่อตัวขึ้นเมื่อนานมานี้จะสลายตัวเป็นองค์ประกอบอื่น ๆ Actinium, protactinium และ neptunium เกิดจากกระบวนการนิวเคลียร์ที่เกี่ยวข้องกับการสลายตัวของไอโซโทปของยูเรเนียม

เช่นองค์ประกอบ lanthanide, actinides ครอบครองบล็อกแยกต่างหากจากตารางธาตุหลักตามที่มักจะปรากฎเนื่องจากการกำหนดค่าอิเล็กตรอนของพวกเขา ในบล็อกทั้งสองนี้ subshell อิเล็กตรอนชั้นนอกสุดจะถูกครอบครองก่อน subshell ก่อนเนื่องจากหลังมีระดับพลังงานที่สูงขึ้นและเป็นจำนวนของอิเล็กตรอนใน subshell นี้ที่แตกต่างจากองค์ประกอบอื่น สำหรับ lanthanides มันเป็น subfell 4f ที่สำคัญและสำหรับ actinides นั้น subshell 5f องค์ประกอบเหล่านี้เรียกว่าองค์ประกอบ f-block subshell ด้านนอกสุดจะเหมือนกันสำหรับองค์ประกอบทั้งหมดในแต่ละบล็อกยกเว้น lawrencium ซึ่งแตกต่างจากองค์ประกอบก่อนหน้านี้ไม่ได้อยู่ใน 5f subshell แต่มี subshell 7p เพิ่มเติมที่มีอิเล็กตรอน 1 ตัว

เคมีแอคติไนด์ถูกควบคุมโดยข้อเท็จจริงที่ว่าวาเลนซ์อิเล็กตรอนซึ่งสามารถยึดติดกับอะตอมอื่นไม่ได้ถูก จำกัด อยู่ที่ชั้นนอกสุดทำให้เกิดหมายเลขออกซิเดชั่นในสภาวะต่าง ๆ เหล่านี้ ตัวอย่างเช่นพลูโทเนียมสามารถมีสถานะออกซิเดชันจาก +3 ถึง +7 องค์ประกอบทั้งหมดมีปฏิกิริยาทางเคมีและออกซิไดซ์อย่างรวดเร็วในอากาศกลายเป็นชั้นเคลือบด้วยออกไซด์ ปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักอะตอมภายในกลุ่ม อย่างไรก็ตามการตรวจสอบคุณสมบัติทางเคมีของสมาชิกที่หนักกว่านั้นเป็นเรื่องยากเนื่องจากกัมมันตภาพรังสีที่รุนแรงและครึ่งชีวิตที่สั้นมาก

ไอโซโทปแอคติไนด์ที่มีอายุยืนยาวพบการใช้งานที่หลากหลาย ทอเรียมถูกใช้มาตั้งแต่ปลายศตวรรษที่ 19 ในการผลิตผ้ายกดอก ความสามารถของไอโซโทปของยูเรเนียมและพลูโตเนียมบางส่วนที่ได้รับการแตกตัวของนิวเคลียร์ได้นำไปใช้ในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์และพลูโทเนียมก็ถูกใช้เป็นแหล่งพลังงานยาวนานสำหรับยานอวกาศ Americium ใช้ในเครื่องตรวจจับควัน