Aktinoidid

Aktinoidideks nimetatakse 15 keemilist elementi aktiiniumist lavrentsiumini järjenumbritega 89–103. Nimetus "aktinoidid" on tulnud seeria esimese elemendi, aktiiniumi järgi. Kõik aktinoidid loetakse f-elementideks nagu ka kõik lantanoidid.

Kõik aktinoidid on radioaktiivsed. Nende hulka kuuluvad tuumakütused uraan ja plutoonium.

Perioodilisussüsteemis paigutatakse nad sageli koos lantanoididega peatabeli alla.

Leidumine

Uraniniit ja selle radioaktiivsuse mõõtmine

Looduses leidub uraani, tooriumi ja protaktiiniumi, vähesel määral esineb ka neptuuniumi ja plutooniumi.^[1] Neid elemente leidub looduses seepärast, et neil kõigil on olemas küllaltki pika poolestusajaga isotoobid. Ülejäänud elementide poolestusajad on lühemad ning seetõttu neid stabiilselt looduses ei esine. Tooriumi saadakse põhiliselt monatsiidist ThO₂ kujul, uraani peamine allikas on mineraal uraniniit ehk uraanipigimaak.^[2]

Keemilised omadused

Aktinoidide elektronkonfiguratsiooni saab väljendada kujul [Rn] 7s²6d^0..55f^1..14. Seega on neil välimisel 7s-nivool alati kaks elektroni, väljastpoolt teisel 6d-nivool võib olla null kuni viis elektroni ning väljastpoolt kolmandasse 5f-alanivoole lisandub neil järjest elektrone.^[1]

Aktinoidid sarnanevad keemilistelt omadustelt kõige rohkem lantanoididega, mõlemad rühmad kuuluvad f-elementide hulka. Võrreldes lantanoididega ei ole aktinoidid üksteisega keemiliselt nii sarnaste omadustega. Varieeruvamaid omadusi põhjustab asjaolu, et raskemate elementide puhul on 7s-, 6d- ja 5f-orbitaalide energiad küllaltki sarnased ning seega on elektronide üleminek eri orbitaalide vahel lihtne. Selle tulemusena on aktinoidide oksüdatsiooniastmed palju varieeruvamad kui lantanoididel.^[1]

Esimesed seitse aktinoidi võivad käituda nii f- kui ka d-elementidena oma oksüdatsiooniastmete varieeruvuse tõttu. Alates kuuriumist on elementide oksüdatsiooniastmed sarnasemad lantanoidide omadega. Oksüdatsiooniastmete variatsioon väheneb, sest 5f-nivoo täitumisel muutuvad aatomite elektronkonfiguratsioonid stabiilsemaks ning seetõttu muutub elektronide üleminek 6d-nivoole raskemaks.^[1]

Aktinoidide omadused ^[2]
Element	Ac	Th	Pa	U	Np	Pu	Am	Cm	Bk	Cf	Es	Fm	Md	No	Lr
Aatomnumber	89	90	91	92	93	94	95	96	97	98	99	100	101	102	103
Elektronkonfiguratsioon põhiolekus	7s²6d¹	7s²6d²	7s²6d¹5f²	7s²6d¹5f³	7s²6d¹5f⁴	7s²5f⁶	7s²5f⁷	7s²6d¹5f⁷	7s²5f⁹	7s²5f¹⁰	7s²5f¹¹	7s²5f¹²	7s²5f¹³	7s²5f¹⁴	7s²6d¹5f¹⁴
Oksüdatsiooniastmed	3	4	4, 5	3, 4, 5, 6	3, 4, 5, 6, 7	3, 4, 5, 6, 7	2, 3, 4, 5, 6	3, 4	3, 4	2, 3, 4	2, 3	2, 3	2, 3	2, 3	3
Pikima elueaga isotoobi poolestusaeg	21,8 aastat	14 miljardit aastat	33 000 aastat	4,5 miljardit aastat	2,1 miljonit aastat	82 miljonit aastat	7 400 aastat	16 miljonit aastat	1 400 aastat	900 aastat	1,3 aastat	100 päeva	52 päeva	58 minutit	3 minutit
Poolestumisel kiiratav kiirgus	β⁻	α, γ	α, γ	α, γ	α, γ	α, γ	α, γ	α, γ	α, γ	α, γ	α	α, γ	α	α	α

Radioaktiivsus

Kõik aktinoidid on radioaktiivsed, neil puuduvad stabiilsed mitteradioaktiivsed isotoobid. Seetõttu on aktinoidid väga toksilised ning juba väikesel hulgal võivad nad olla letaalsed. Radiatsiooniohu tõttu on enamiku (välja arvatud pika poolestusajaga U ja Th) aktinoidide ühendite uurimine raskendatud ning enamikku traditsioonilisi meetodeid nende uurimisel kasutada ei saa.^[2]

Kasutusalad

Aktinoide uraani ja plutooniumi kasutatakse tuumareaktorites tuumakütusena. Aatomite lõhestusmisreaktsiooni käigus vabaneb suur hulk energiat, mida kasutatakse elektrienergia tootmiseks. Lagunemisprotsessi initsieerivate neutronite hulga kontrollimiseks kasutatakse kaitsevardaid, mis neelavad neutroneid ega lase reaktsioonil liiga energiliseks minna.^[3] Viimastel aastatel on elavnenud huvi tooriumi kasutamiseks tuumakütusena.

Igapäevasemas rakenduses leiab kasutust ameriitsium, mis on oluline komponent suitsuanduri detektorsüsteemis. Suitsuanduris on kaks pingestatud elektroodi, mille läheduses paikneb väike tükk ameriitsiumi, mis kiirgab alfakiirgust. Alfaosakesed ioniseerivad õhu ning tekkinud ioonid liiguvad elektroodidele ning tekitavad konstantset voolu. Suitsuosakeste sattumisel süsteemi interakteeruvad nad ioonidega ning vool muutub. Selle tulemusena käivitubki alarm. Ameriitsiumi kasutamine on tervisele ohutu, sest kiirgumine toimub ainult mõne sentimeetri kaugusele.^[2]^[3]

Viited

↑ ^1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 N. S. Ahmetov (1974). Anorgaaniline keemia. Valgus. Lk 522-525.
↑ ^2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 C. E. Housecroft, A. G. Sharpe (2005). Inorganic Chemistry (second edition). Pearson Education Limited. Lk 742-743, 748, 755.
↑ ^3,0 ^3,1 H. Karik (2009). Leiutised ja avastused keemias. Kirjastus Ilo. Lk 389-390, 399-400.

Keemiliste elementide perioodilisussüsteem
Metallid	Poolmetallid	Väärisgaasid	Mittemetallid	Leelismetallid	Leelismuldmetallid	Lantanoidid	Aktinoidid
Aktiinium - Toorium - Protaktiinium - Uraan - Neptuunium - Plutoonium - Ameriitsium - Kuurium - Berkeelium - Kalifornium - Einsteinium - Fermium - Mendeleevium - Nobeelium - Lavrentsium

[:0-1] 1,0 ^1,1 ^1,2 ^1,3 N. S. Ahmetov (1974). Anorgaaniline keemia. Valgus. Lk 522-525.

[:1-2] 2,0 ^2,1 ^2,2 ^2,3 C. E. Housecroft, A. G. Sharpe (2005). Inorganic Chemistry (second edition). Pearson Education Limited. Lk 742-743, 748, 755.

[:2-3] 3,0 ^3,1 H. Karik (2009). Leiutised ja avastused keemias. Kirjastus Ilo. Lk 389-390, 399-400.

[1]

[2]

[3]