Энциклопедия Кольера - актиноиды

Актиноиды гомологи лантаноидов, элементов подгруппы IIIB. Они содержат 15 элементов с атомными номерами от 89 до 103: актиний Ac, торий Th, протактиний Pa, уран U и трансурановые элементы (нептуний Np, плутоний Pu, америций Am, кюрий Cm, берклий Bk, калифорний Cf, эйнштейний Es, фермий Fm, менделевий Md, нобелий No, лоуренсий Lr). Все элементы радиоактивны и распадаются на другие элементы с меньшей атомной массой (см. табл. 19а).

Актиний открыт А.Дебьерном в 1899 и независимо от него в 1902 Ф.Гизелем. Название актиний происходит от греческого слова, означающего "луч"; оно принято за способность элемента к радиоактивному распаду, при котором актиний распадается до стабильного изотопа свинца 207Pb, испуская aи b-частицы. В природе актиний встречается в урановой смоляной руде в количестве всего 0,15 мг на тонну, но для практических целей его получают искусственным путем в миллиграммовых количествах при облучении радия в ядерных реакторах. Химически актиний очень похож на редкоземельный гомолог лантан; каждое соединение актиния можно получить тем же способом, что и аналогичное соединение лантана. Физические свойства актиния приведены в табл. 19а.

Торий открыт Й.Берцелиусом в 1828. Элемент тоже радиоактивен, но не выделяется при распаде радия. Природный изотоп тория 232Th потенциальный источник ядерной энергии, так как при бомбардировке нейтронами превращается в 233U, который может использоваться как ядерное топливо. Торий-232 обладает естественной радиоактивностью, распадаясь до 208Pb и испуская aи b-частицы. В природе встречается в минералах монаците и торите в количествах, достаточных для промышленной переработки. Металлический торий применяют в специальных лампах (типа солнечных ламп) и в магниевых сплавах. У тория очень высокая реакционная способность, он легко образует хлорид, фторид, оксалат, нитрат и сульфат. Металл ярко горит в кислороде, образуя ThO2, который получается также при прокаливании нитрата.

Протактиний (от греческого "протос", означающего "первый", и "актиний") называют материнским веществом или отцом актиния, так как он образует актиний при a-распаде. Протактиний открыт в 1918 независимо двумя группами исследователей. Одной группой руководили О.Ган и Л.Мейтнер, другую возглавляли Ф.Содди и Дж.Кранстон. Протактиний был обнаружен в природе как компонент урановых руд, около 70 мг Pa можно извлечь из 1 т урановой смолки. В ядерном реакторе при облучении тория нейтронами 233Pa образуется в сравнительно большом количестве. Протактиний очень реакционноспособен. В степени окисления V он так энергично гидролизуется, что неустойчив в кислом растворе и его необходимо стабилизировать в виде фторокомплекса. Известны некоторые соединения Pa, например диоксид PaO2 и пентаоксид Pa2O5, тетрагалогениды PaX4 и пентагалогениды PaX5, а также нитрид PaN2.

Уран открыт М.Клапротом в 1789. Однако собственно металл был выделен лишь в 1841 Э.-М.Пелиго при восстановлении хлорида металлическим калием. Уран не вызывал особого интереса даже когда А.Беккерель открыл явление радиоактивности (1896), пока в 1939 не была обнаружена возможность деления ядер. После изобретения атомной бомбы уран стал важной военной продукцией.

Уран встречается в разных рудах, наиболее важные из них уранинит, урановая смолка (разновидность уранинита) и карнотит (см. табл. 19б). Руды переводят в гексафторид, обрабатывают аммиаком до получения диураната аммония, прокаливают до оксида и затем из оксида выделяют чистый металл

(см. также Урановая Промышленность).

Для урана известно 17 изотопов (с учетом ядерных изомеров), три из которых являются природными: 238U (99,275%), 235U (0,720%) и 234U (0,005%). Все изотопы урана подвергаются радиоактивному распаду, из 238U в результате 14-стадийного процесса aи b-распада получается 206Pb, а 235U распадается до 207Pb за 11 стадий

(см. также Атомного Ядра Строение).

Реакции и соединения. Уран реагирует со многими элементами и соединениями, образуя различные соли. Он растворяется в азотной кислоте, но кислоты-неокислители, такие, как H2SO4 и HCl, растворяют уран очень медленно. Металлический уран не взаимодействует со щелочами, но в присутствии пероксидов происходит образование растворимых в воде перуранатов. В реакции с водородом образуется пирофорное соединение UH3, из которого можно получать высокореакционноспособный порошкообразный металл. Уран образует 4 стабильных оксида UO2, U2O5, U3O8 и UO3. Кроме того, известно о существовании монооксида, который в чистом виде, однако, не получен. Уран реагирует со всеми галогенами, проявляя различные степени окисления. Известно 6 фторидов урана. Тетрафторид урана получают по реакции UO2 c HF: