Акти́ний ( химический символ — Ac , от лат. Ac tinium ) — химический элемент 3-й группы (по устаревшей классификации — побочной подгруппы третьей группы, IIIB) седьмого периода Периодической системы элементов Д. И. Менделеева , с атомным номером 89.

Возглавляет семейство актиноидов .

Простое вещество актиний (при нормальных условиях ) — это тяжёлый радиоактивный металл серебристо-белого цвета.

История

Актиний был открыт в 1899 году А. Дебьерном в отходах от переработки урановой смолки, из которой удалили полоний и радий . Новый элемент был назван актинием. Вскоре после открытия Дебьерна независимо от него немецкий радиофизик из такой же фракции урановой смолки, содержащей редкоземельные элементы, получил сильно радиоактивный элемент и предложил ему название «эманий».

Дальнейшее исследование показало идентичность препаратов, полученных Дебьерном и Гизелем, хотя они наблюдали радиоактивное излучение не самого актиния, а продуктов его распада — ²²⁷ Th ( ) и ²³⁰ Th ( ионий ).

Происхождение названия

От др.-греч. ἀκτίς — «луч».

Нахождение в природе

Актиний является одним из самых малораспространённых в природе радиоактивных элементов. Общее его содержание в земной коре не превышает 2600 т., тогда как, например, количество радия — более 40 млн т.

В природе найдено 3 изотопа актиния: ²²⁵ Ac, ²²⁷ Ac, ²²⁸ Ac.

Актиний сопутствует урановым рудам . Его содержание в природных рудах соответствует равновесному. Повышенные количества актиния находят в молибденитах , халькопирите , касситерите , кварце , пиролюзите . Актиний характеризуется невысокой миграционной способностью в природных объектах и перемещается значительно медленнее, чем уран или химически активный радий .

Физические свойства

Полная электронная конфигурация атома актиния: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 6d ¹ 7s ²

Актиний — это металл серебристо-белого цвета, тяжелый, мягкий, по внешнему виду напоминает лантан . Радиоактивен. Вследствие радиоактивности в темноте светится характерным голубым цветом.

Химические свойства

Во влажном воздухе актиний покрывается оксидной плёнкой. Сильный восстановитель, реагирует с водой:

${\displaystyle {\mathsf {2Ac+6H_{2}O=2Ac(OH)_{3}\downarrow +3H_{2}\uparrow }}}$

Разбавленными кислотами:

${\displaystyle {\mathsf {2Ac+6HCl=2AcCl_{3}+3H_{2}\uparrow }}}$

Подобно лантану, может существовать в двух кристаллических формах, но получена только одна форма — β-Ac, имеющая кубическую гранецентрированную структуру. Низкотемпературную α-форму получить не удалось.

Атомный радиус актиния ненамного превышает атомный радиус лантана и составляет 1,88 Å.

По химическим свойствам актиний также сильно похож на лантан, в соединениях принимает степень окисления +3 (Ac ₂ O ₃ , AcBr ₃ , Ac(OH) ₃ ), но отличается высокой реакционноспособностью и более основными свойствами.

Получение

Получение актиния из урановых руд нецелесообразно ввиду малого его в них содержания, а также большого сходства с присутствующими там редкоземельными элементами.

В основном, изотопы актиния получают искусственным путём. Изотоп ²²⁷ Ac получают облучением радия нейтронами в реакторе. Выход, как правило, не превышает 2,15 % от исходного количества радия. Количество актиния при данном способе синтеза исчисляется в граммах. Изотоп ²²⁸ Ac получают облучением изотопа ²²⁷ Ac нейтронами.

Выделение и очистка актиния от радия , тория и дочерних продуктов распада проводятся методами экстракции и ионного обмена.

Металлический актиний получают восстановлением трифторида актиния парами лития:

${\displaystyle {\mathsf {AcF_{3}+3Li\rightarrow 3LiF+Ac}}}$ (1300-1350 °C, в атмосфере Ar)

Изотопы

Природный актиний состоит из одного радиоактивного изотопа, ²²⁷ Ac. Известно тридцать семь радиоизотопов, наиболее стабильные — ²²⁷ Ac с периодом полураспада в 21,772 лет, ²²⁵ Ac с периодом полураспада 10,0 дней и ²²⁶ Ac с периодом полураспада 29,37 часа. Все оставшиеся радиоактивные изотопы имеют периоды полураспада менее 10 часов, и большинство из них имеет период полураспада менее 1 минуты. Самый короткоживущий изотоп актиния — ²¹⁷ Ac с периодом полураспада 69 наносекунд, который распадается через альфа-распад и электронный захват .

Очищенный ²²⁷ Ac приходит в равновесие с продуктами распада через 185 дней. Он распадается в основном с излучением β- (98,8 %) и небольшого количества α-частиц (1,2 %), последующие продукты распада также относятся к ряду актиния . Изотопы актиния имеют атомный вес в диапазоне от 204 до 236 а.е.м.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов актиния :

Изотоп актиния	Реакция получения	Тип распада	Период полураспада
221 Ac	232 Th(d,9n) 225 Pa(α)→ 221 Ac	α	<1 сек.
222 Ac	232 Th(d,8n) 226 Pa(α)→ 222 Ac	α	4,2 сек.
223 Ac	232 Th(d,7n) 227 Pa(α)→ 223 Ac	α	2,2 мин.
224 Ac	232 Th(d,6n) 228 Pa(α)→ 224 Ac	α	2,9 час.
225 Ac	232 Th(n,γ) 233 Th(β − )→ 233 Pa(β − )→ 233 U(α)→ 229 Th(α)→ 225 Ra(β − ) 225 Ac	α	10 сут.
226 Ac	226 Ra(d,2n) 226 Ac	α или β − или электронный захват	29 час.
227 Ac	235 U(α)→ 231 Th(β − )→ 231 Pa(α)→ 227 Ac	α или β −	21,7 лет
228 Ac	232 Th(α)→ 228 Ra(β − )→ 228 Ac	β −	6,13 час.
229 Ac	228 Ra(n,γ) 229 Ra(β − )→ 229 Ac	β −	66 мин.
230 Ac	232 Th(d,α) 230 Ac	β −	80 сек.
231 Ac	232 Th(γ,p) 231 Ac	β −	7,5 мин.
232 Ac	232 Th(n,p) 232 Ac	β −	35 сек.

Применение

²²⁷ Ac в смеси с бериллием является источником нейтронов. Ac-Be-источники характеризуются малым выходом гамма-квантов, применяются в активационном анализе при определении Mn , Si , Al в рудах.

²²⁵ Ac применяется для получения ²¹³ Bi , а также для использования в радиоиммунотерапии.

²²⁷ Ac может использоваться в радиоизотопных источниках энергии .

²²⁸ Ac применяют в качестве радиоактивного индикатора в химических исследованиях из-за его высокоэнергетического β-излучения.

Смесь изотопов ²²⁸ Ac- ²²⁸ Ra используют в медицине как интенсивный источник γ-излучения .

Физиологическое действие

Актиний относится к числу опасных радиоактивных ядов с высокой удельной α-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 удаления из организма намного 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.

В литературе

В фантастическом рассказе Э. Гамильтона «Мои бедные железные нервы» описана добыча актиния в промышленных масштабах на вымышленном четвёртом спутнике Плутона, Дис (что невозможно, так как единственный природный и самый долгоживущий изотоп актиния имеет период полураспада меньше 22 лет). Судя по содержанию, актиний во вселенной рассказа применяется для энергетики. Добычу осуществляют автономные роботы , причём автор даёт описание в шуточном ключе: на роботов-добытчиков радиоактивное топливо действует примерно так же, как на человека — алкоголь.

Примечания

Литература

• Каралова З. К., Мясоедов Б. Ф. Актиний. — М.: Наука, 1982. — 144 с.

Ссылки

• // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.