Основы радиохимии и радиоэкологии (стр. 40 из 63)
С увеличением атомного номера и массового числа синтезируемого элемента резко уменьшается его выход. Самый тяжелый элемент, который может быть получен реакторным методом– Fm. Однако накопить этот изотоп в ядерном реакторе невозможно, из-за того , что время, необходимое для присоединения нейтрона по реакции
257Fm (n,g ) 258Fm
значительно больше, чем период спонтанного деления образующегося продукта 258Fm ( Т ½ =3.8∙10-4 с).
Вторая группа методов получения трансурановых элементов состоит в облучении урана и более тяжелых элементов заряженными частицами с использованием ускорителей различных типов (ускорительный метод). Использование в качестве бомбардирующих ускоренных ионов дейтерия и гелия позволяет получить элементы вплоть до менделевия:
; 
; 
Es (a,n) 
MdПо своему химическому поведению актиноиды занимают промежуточное положение между элементами f - и d- серий. Этим объясняется большое многообразие валентных состояний у актиноидов по сравнению с соответствующими лантаноидами.
Основная степень окисления лантаноидов +3. Актиноиды благодаря меньшей энергии связи электронов на 5 f-уровне по сравнению с 4 f –электронами у лантаноидов и наличию у первых актиноидного ряда 6 d-электронов проявляют ряд степеней окисления. Степень окисления +3 не обнаружена у тория и не характерна для протактиния, мало устойчива для урана и нептуния, легко переходит в +4 для плутония. Начиная с америция, степнь окисления +3 является наиболее устойчивой. У калифорния и следующих за ним актиноидов появляется степень окисления +2, устойчивость которой растет от кюрия до менделевия. Для последнего она является наиболее устойчивой степенью окисления.
В таблице приведены степени окисления актиноидов в растворе
Таблица
| Элемент | |||||
| Ac | 89 | 3 | Cm | 96 | 3,4 |
| Th | 90 | (3),4 | Bk | 97 | 3,4 |
| Pa | 91 | 4, 5 | Cf | 98 | 2,3,4 |
| U | 92 | 3, 4, 5, 6 | Es | 99 | 2, 3 |
| Np | 93 | 3, 4, 5, 6, 7 | Fm | 100 | 2, 3 |
| Pu | 94 | 3, 4, 5, 6 ,7 | Md | 101 | 1, 2, 3 |
| Am | 95 | 2, 3, (4), 5, 6 ,7 | No | 102 | 2, 3 |
| Lr | 103 | 3 |
У лантаноидов в образовании связи участвуют d- и s -электроны. Переход с уровня 4f на 5d у них затруднен, требует значительной энергии, поэтому у лантаноидов степени окисления выше +3 осуществляются с трудом и лишь для некоторых лантаноидов. Переходы актиноидов из состояния окисления +3 и +4 в состояние окисления +5 и +6 затруднены по сравнению с переходами +3 в +4 и +5 в +6 вследствие изменения структуры иона, например,
Me4+ + 2H2O
MeO 
+ 4H++ 2e-Актиноиды – активные металлы, легко вступающие в реакции практически со всеми химическими элементами с образованием соответствующих соединений. Их химическая активность растет с увеличением атомного номера.
В растворе актиноиды образуют гидратированные ионы вида:
Ме2+[Cf– No]
Ме3+[Ac –Lr]
Ме4+(Th, U– Cf; Am, Cm и Cf только в виде комплексных ионов)
МеО
(U – Am)МеО
(U – Am)МеО
или (МеО5· nH2O) 3 
(Np, Pu, Am)Ионы актиноидных элементов имеют небольшой размер и значительный заряд.
Ионные радиусы актиноидов, подобно лантаноидам, падают с ростом порядкового номера (табл.). Вследствие этого в водных растворах они гидролизованы. Не гидролизованные трех- и четырехзарядные ионы актиноидов существуют только в достаточно кислых растворах в отсутствие лигандов, имеющих большое сродство к катионам, практически в среде HClO4.
Они гидратированы и имеют состав Me(H2O)
и Me(H2O) 
. В других кислотах начинается комплексообразование. Гидролиз протекает по схемеMe (H2O)
+ m H2O 
Me(OH)m(H2O)Аналогично протекает и комплексообразование
Me (H2O)
+ mАу- Таблица Ионные радиусы актиноидов
| Ион | Радиус, нм | Ион | Радиус, нм | Ион | Радиус,нм |
| Ас3+ | 1.071 | Bk3+ | 0.975 | - | - |
| Th3+ | 1.051 | Cf3+ | 0.962 | Th4+ | 0.984 |
| Pa3+ | 1.034 | Es3+ | 0.953 | Pa4+ | 0.944 |
| U3+ | 1.022 | Fm3+ | 0.943 | U4+ | 0.929 |
| Np3+ | 1.011 | Md3+ | 0.934 | Np4+ | 0.913 |
| Pu3+ | 1.001 | No3+ | 0.928 | Pu4+ | 0.896 |
| Am3+ | 0.993 | Lr3+ | 0.921 | Am4+ | 0.888 |
| Cm3+ | 0.985 | Cm4+ | 0.886 | ||
| Bk4+ | 0.870 |
10.8.2 АКТИНИЙ (89Ас)
| 89 Ac227AктинийActinium | [Rn]7s26d1 |
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(α)→221Ac | α | <1 сек. |
| 222Ac | 232Th(d,8n)226Pa(α)→222Ac | α | 4,2 сек. |
| 223Ac | 232Th(d,7n)227Pa(α)→223Ac | α | 2,2 мин. |
| 224Ac | 232Th(d,6n)228Pa(α)→224Ac | α | 2,9 час. |
| 225Ac | 232Th(n,γ)233Th(β-)→233Pa(β-) 233U(α)→229Th(α)→225Ra(β-)→225Ac | α | 10 сут. |
| 226Ac | 226Ra(d,2n)226Ac | α или β- или электронный захват | 29 час. |
| 227Ac | 235U(α)→231Th(β-)→231Pa(α)→227Ac | α и β- | 21,7 лет |
| 228Ac | 232Th(α)→228Ra(β-)→228Ac | β- | 6,13 час. |
| 229Ac | 228Ra(n,γ)229Ra(β-)→229Ac | β- | 66 мин. |
| 230Ac | 232Th(d,α)230Ac | β- | 80 сек. |
| 231Ac | 232Th(γ,p)231Ac | β- | 7,5 мин. |
| 232Ac | 232Th(n,p)232Ac | β- | 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.