აქტინიუმი

აქტინიუმი

89Ac

[227]

6d1 7s2

აქტინიუმი (ლათ. Actinium < ძვ. ბერძნ. ἀκτίς — „სხივი“; ქიმიური სიმბოლო — ${\ce {Ac}}$) — ელემენტთა პერიოდული სისტემის მეშვიდე პერიოდის, ჯგუფგარეშე (ძველი კლასიფიკაციით მესამე ჯგუფის თანაური ქვეჯგუფის, IIIბ) რადიოაქტიური ქიმიური ელემენტი. მისი ატომური ნომერია — 89, t_დნ — 1227 °C, t_დუღ — 3200±300 °C, სიმკვრივე — 10 გ/სმ³. 1899 წელს აქტინიუმი აღმოაჩინა ფრანგმა ქიმიკოსმა ა. დებიერნმა ურანის მადნის გადამუშავებისას მიღებულ ნარჩენებში. ცნობილია აქტინიუმის ათი იზოტოპი, რომელთა მასური რიცხვით 221-239-მდე; ყველაზე დიდი სიცოცხლის ხანგრძლივობა აქვს ${\ce {^{227}Ac}}$ (ნახევრადდაშლის პერიოდი T_1/2=21.8 წ). აქტინიუმი ბუნებაში გვხვდება ურანისა და თორიუმის მადნებში. აქტინიუმი მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ლითონია. მაღალი რადიოაქტიურობის გამო სიბნელეში სუსტად ანათებს, ტენიან ჰაერში იფარება ჟანგის თეთრი აფსკით, რომელიც მას შემდგომ ჟანგისაგან იცავს. ნაერთებში აქტინიუმი 3-ვალენტოვანია, აქტინიუმის თითქმის ყველა მარილი თეთრი ფერისაა, ხსნარები კი — უფერო. ლანთანის მსგავსად აქტინიუმი იძლევა უხსნად ჰიდროჟანგს, ფოსფატს, ოქსალატს, კარბონატს და სხვა ნაერთებს. აქტინიუმთან (${\ce {^{227}Ac}}$) ბერილიუმის ნარევი ნეიტრონების წყაროა. ნეიტრონები წარმოიქმნება ბერილიუმის ${\ce {^{9}Be}}$ ბირთვების დასხივებისას ${\ce {^{227}Ac}}$-ის შვილური პროდუქტების მიერ გამოსხივებული α-ნაწილაკებით.

აქტინიუმი, ₈₉Ac

ზოგადი თვისებები
მარტივი ნივთიერების ვიზუალური აღწერა	მოვერცხლისფრო-მოთეთრო ლითონი
მასური რიცხვი	227
აქტინიუმი პერიოდულ სისტემაში
წყალბადი ჰელიუმი ლითიუმი ბერილიუმი ბორი ნახშირბადი აზოტი ჟანგბადი ფთორი ნეონი ნატრიუმი მაგნიუმი ალუმინი სილიციუმი ფოსფორი გოგირდი ქლორი არგონი კალიუმი კალციუმი სკანდიუმი ტიტანი ვანადიუმი ქრომი მანგანუმი რკინა კობალტი ნიკელი სპილენძი თუთია გალიუმი გერმანიუმი დარიშხანი სელენი ბრომი კრიპტონი რუბიდიუმი სტრონციუმი იტრიუმი ცირკონიუმი ნიობიუმი მოლიბდენი ტექნეციუმი რუთენიუმი როდიუმი პალადიუმი ვერცხლი კადმიუმი ინდიუმი კალა სტიბიუმი ტელური იოდი ქსენონი ცეზიუმი ბარიუმი ლანთანი ცერიუმი პრაზეოდიმი ნეოდიმი პრომეთიუმი სამარიუმი ევროპიუმი გადოლინიუმი ტერბიუმი დისპროზიუმი ჰოლმიუმი ერბიუმი თულიუმი იტერბიუმი ლუტეციუმი ჰაფნიუმი ტანტალი ვოლფრამი რენიუმი ოსმიუმი ირიდიუმი პლატინა ოქრო ვერცხლისწყალი თალიუმი ტყვია ბისმუტი პოლონიუმი ასტატი რადონი ფრანციუმი რადიუმი აქტინიუმი თორიუმი პროტაქტინიუმი ურანი (ელემენტი) ნეპტუნიუმი პლუტონიუმი ამერიციუმი კიურიუმი ბერკელიუმი კალიფორნიუმი აინშტაინიუმი ფერმიუმი მენდელევიუმი ნობელიუმი ლოურენსიუმი რეზერფორდიუმი დუბნიუმი სიბორგიუმი ბორიუმი ჰასიუმი მეიტნერიუმი დარმშტადტიუმი რენტგენიუმი კოპერნიციუმი ნიჰონიუმი ფლეროვიუმი მოსკოვიუმი ლივერმორიუმი ტენესინი ოგანესონი La ↑ Ac ↓ (Uqt) რადიუმი ← აქტინიუმი → თორიუმი
ატომური ნომერი (Z)	89
პერიოდი	7 პერიოდი
ბლოკი	f-ბლოკი
ელექტრონული კონფიგურაცია	[Rn] 6d1 7s2
ელექტრონი გარსზე	2, 8, 18, 32, 18, 9, 2
ელემენტის ატომის სქემა
ფიზიკური თვისებები
აგრეგეგატული მდგომ. ნსპ-ში	მყარი სხეული
დნობის ტემპერატურა	1227 °C ​(1500 K, ​​2240 °F)
დუღილის ტემპერატურა	3200±300 °C ​(3500±300 K, ​​5800±500 °F)
სიმკვრივე (ო.ტ.)	10 გ/სმ3
დნობის კუთ. სითბო	14 კჯ/მოლი
აორთქ. კუთ. სითბო	400 კჯ/მოლი
მოლური თბოტევადობა	27.2 ჯ/(მოლი·K)
ატომის თვისებები
ჟანგვის ხარისხი	+3
ელექტროდული პოტენციალი	−0.7 ვ
ელექტრო­უარყოფითობა	პოლინგის სკალა: 1.1
იონიზაციის ენერგია	1: 499 კჯ/მოლ 2: 1170 კჯ/მოლ 3: 1900 კჯ/მოლ
კოვალენტური რადიუსი (rcov)	215 პმ
იონური რადიუსი (rion)	(+3e) 118 პმ
მოლური მოცულობა	22.54 სმ3/მოლი
აქტინიუმის სპექტრალური ზოლები
სხვა თვისებები
ბუნებაში გვხვდება	დაშლის შედეგად
მესრის სტრუქტურა	კუბური წახნაგცენტრირებული
მესრის პერიოდი	5.67 Å
ხვედრითი თბოტევადობა	27.2 ჯ/(K·მოლ)
თბოგამტარობა	12 ვტ/(მ·K)
მაგნეტიზმი	პარამაგნეტიკი
CAS ნომერი	7440-34-8
ისტორია
აღმომჩენი და პირველი მიმღებია	ფრედერიკ გიზელი (1902)
სახელი დაარქვა	ანდრე-ლუი დებიერნი (1899)
აქტინიუმის მთავარი იზოტოპები
იზო­ტოპი გავრცე­ლება­დობა ნახევ. დაშლა (t1/2) რადიო. დაშლა პრო­დუქტი 225Ac კვალი 7000991900000000000♠9.919 დღ-ღ α 221Fr 14C 211Bi 226Ac სინთ 7001293700000000000♠29.37 სთ β− 226Th ε 226Ra α 222Fr 227Ac კვალი 7001217720000000000♠21.772 წ β− 227Th α 223Fr
აქტინიუმი ვიკისაწყობში •

აღმოჩენის ისტორია

აქტინიუმი აღმოჩენილ იქნა 1899 წელს ანდრე-ლუი დებიერნის მიერ ურანის მადნის გადამეშშავების ნარჩენებში, საიდანაც მოცილებულ იქნა პოლონიუმი და რადიუმი. აქხალ ელემენტს უწოდეს აქტინიუმი. დებიერნის აღმოჩენისთანავე მისგან დამოუკიდებლად გერმანელმა რადიოფიზიკოსმა ფ. გიზელმა ურანის მადნის ასეთივე ფრაქციისაგან რომელიც შეიცავდა იშვიათმიწა ელემენტებს, მიიღო ძლიერ რადიოაქტიური ელემენტი და უნდოდა ეწოდებინა «ემანიუმი».

შემდგომმა კვლევებმა აჩვენა დებიერნისა და გიზელის პრეპარატების იდენტურობა, თუმცა ისინი ხედავდნენ არა თვითონ აქტინიუმის რადიოაქტიურობას, არამედ მისი დაშლის პროდუქტების გამოსხივებას — ²²⁷Th (რადიოაქტინიუმი) და ²³⁰Th (იონიუმი).

ბუნებაში

აქტინიუმი წარმოადგენს ერთ ერთ ყველაზე ნაკლებად გავრცელებულ რადიოაქტიურ ელემენტს ბუნებაში. მისი საერთო გავრცელება დედამიწის ქერქში არ აღემატება 2600 ტ-ს., ეს მაშინ, როცა მაგალითად რადიუმისა არის 40 მლნ. ტ-ზე მეტია.

ბუნებაში ნაპოვნია აქტინიუმის 3 იზოტოპი: ²²⁵Ac, ²²⁷Ac, ²²⁸Ac.

აქტინიუმი თან ახლავს ურანის მადნებს. მისი შემცველობა ბუნებრივ მადნებში თანაფარდობით შეესაბამება. აქტინიუმის მომატებული რაოდენობა მდებარეობს მოლიბდენიტებში, ჰალკოპირიტებში, კასიტერიტებში, კვარცებში, პიროლუზიტებში. აქტინიუმი ხასიათდება მცირე მიგრაციულობით ბუნებრივ ობიექტებში და გადაადგილდება მნიშვნელოვნად ნელა, ვიდრე ურანი.

თვისებები

აქტინიუმი — როგორც ავღნიშნეთ მოვერცხლისფრო-თეთრი ფერის ლითონია, გარეგნულად გვაგონებს ლანთანს. რადიოაქტიურობის შედეგად, სიბნელეში ანათებს დამახასიათებელი ცისფერი ფერით.

ლანთანის მაგვარად, შეუძლია არსებობდეს ორი კრისტალური ფორმით, მაგრამ მიღებული შეიძლება იყოს მხოლოდ ერთი — β-Ac ფორმა, რომელსაც გააჩნია კუბური წახნაგცენტრირებული სტრუქტურა. დაბალტემპერატურულ α-ფორმის მიღება ჯერ კიდევ ვერ შეძლეს.

აქტინიუმის ატომური რადიუსი სულ ცოტათი აღემატება ლანთანის ატომურ რადიუსს და შეადგენს 1,88 Å.

ქიმიური თვისებებით აქტინიუმი ძალიან ჰგავს ლანთანს, ნაერთებში იღებს +3 დაჟანგვის ხარისხს (Ac₂O₃, AcBr₃, Ac(OH)₃), მაგრამ განსხვავდება მაღალი რეაქციულობით და უფრო ფუძე თვისებებით.

მიღება

აქტინიუმის მიღება ურანის მადნიდან არამიზანშეწონილია მისი მცირეშემცველობის გამო, ასევე მისი მსგავსების გამო მასში არსებული იშვიათმიწა ელემენტებთან.

ძირითადად აქტინიუმის იზოტოპებს მიიღებენ ხელოვნურად. იზოტოპ ²²⁷Ac იღებენ რეაქტორებში, ნეიტრონებით რადიუმის დასხივებით. გამოსავალი შეადგენს როგორც წესი თავდაპირველი რადიუმის რაოდენობის 2,15 %-ს. აქტინიუმის რაოდენობა სინთეზის ამ მეთოდით მიღებისას აღირიცხება გრამებში. იზოტოპ ²²⁸Ac-ს მიიღებენ იზოტოპ ²²⁷Ac-ის ნეიტრონებით დასხივებით.

რადიუმისაგან, თორიუმისაგან და დაშლის შვილობილი პროდუქტებისაგან აქტინიუმის გამოყოფა და გაწმენდა ხდება ექსტრაქციის მეთოდით და იონური ურთიერთგაცვლით.

ლითონური აქტინიუმი მიიღება აქტინიუმის ფტორიდის აღდგენით ლითიუმის ორთქლით.

იზოტოპები

აქტინიუმს არ გააჩნია სტაბილური იზოტოპი. ცნობილია ასევე აქტინიუმის 24 იზოტოპი, რომელსაც ხელოვნურად იღებენ ბუნებრივი აქტინიუმი შედგება ერთი რადიოაქტიური იზოტოპ ²²⁷Ac-საგან. ცნობილია 36 რადიოიზოტოპი, რომელთაგან შედარებით სტაბილურებია — ²²⁷Ac ნახევარდაშლის პერიოდით 21,772 წელი, ²²⁵Ac ნახევარდაშლის პერიოდით 10,0 დღე და ²²⁶Ac ნახ. დაშლის პერიოდით 29,37 სთ. სხვა დანარჩენ რადიოაქტიურ იზოტოპს აქვს ნახევარდაშლის პერიოდი 10 სთ-ზე ნაკლები, და მათი უმეტესობა კიდევ უფრო ნაკლებ ნახ. დაშლის პერიოდს 1 წთ-ზე ნაკლებს ფლობს. ყველაზე ნაკლებადმცხოვრები აქინიუმის იზოტოპია — ²¹⁷Ac ნახევარდაშლის პერიოდით 69 ნანოწამი, რომელიც იშლება ელექტრონული მიტაცებით და ალფა-დაშლით.

მაწმენდილი ²²⁷Ac წონასწორობაში მოდის დაშლის პროდუქტებთან 185 დღის შემდეგ. ის იშლება ძირითადად β- ნაწილაკების გამოსხივებით (98,8%) და მცირე რაოდენობით α-ნაწილაკებით (1,2%), დაშლის შემდგომი პროდუქტებიც მიეკუთვნებიან აქტინიუმის რიგს, 206-დან 236-მდე მასის ატომური ერთეულის დიაპაზონში.

აქტინიუმის ზოგიერთი იზოტოპის რადიოაქტიური თვისებები:

აქტინიუმის იზოტოპი	მიღების რეაქცია	დაშლის ტიპი	ნახევარდაშლის პერიოდი
221Ac	232Th(d,9n)225Pa(α)→221Ac	α	<1 წმ.
222Ac	232Th(d,8n)226Pa(α)→222Ac	α	4,2 წმ.
223Ac	232Th(d,7n)227Pa(α)→223Ac	α	2,2 წთ.
224Ac	232Th(d,6n)228Pa(α)→224Ac	α	2,9 სთ.
225Ac	232Th(n,γ)233Th(β−)→233Pa(β−)→233U(α)→229Th(α)→225Ra(β−)225Ac	α	10 დღეღამე
226Ac	226Ra(d,2n)226Ac	α ან β− ან ელექტრონული მიტაცება	29 სთ.
227Ac	235U(α)→231Th(β−)→231Pa(α)→227Ac	α ან β−	21,7 წელი
228Ac	232Th(α)→228Ra(β−)→228Ac	β−	6,13 სთ.
229Ac	228Ra(n,γ)229Ra(β−)→229Ac	β−	66 წთ.
230Ac	232Th(d,α)230Ac	β−	80 წმ.
231Ac	232Th(γ,p)231Ac	β−	7,5 წთ.
232Ac	232Th(n,p)232Ac	β−	35 წმ.

გამოყენება

²²⁷Ac ბერილიუმთან ერთად ნარევი წარმოადგენს ნეიტრონების წყაროს. Ac-Be-წყაროები ხასიათდებიან გამა-კბანტების მცირე გამოსავალით, გამოიყენება აქტივაციურ ანალიზში, მადნებში Mn, Si, Al-ის აღმოსაჩენად.

²²⁵Ac გამოიყენება ²¹³Bi-ის მისაღებად, ასევე რადიო-იმუნოთერაპიაში.

²²⁷Ac შეიძლება გამოყენებულ იქნას ენერგიის რადიოიზოტოპიურ წყაროებში.

²²⁸Ac გამოიყენებენ როგორც რადიოაქტიურ ინდიკატორად ქიმიურ კვლევებში, მაღალენერგეტიკული β-გამოსხივების გამო.

იზოტოპების ²²⁸Ac-²²⁸Ra ნარევს გამოიყენებენ მედიცინაში როგორც γ-გამოსხივების ინტენსიური წყარო.

ფიზიოლოგიური ქმედება

აქტინიუმი მიეკუთვნება საშიშ რადიოაქტიურ საწმლავებს მაღალი კუთრი α-აქტიურობით. თუმცა აქტინიუმის აბსორბცია საკვებგადამამუშავებელი ტრაქტიდან რადიუმთან შედარებით მცირეა, თუმცა აქტინიუმის უფრო მნიშვნელოვან თავისებურებას წარმოადგენს მისი თვისება მტკიცედ ჩარჩეს ორგანიზმში, ძვლოვანი ქსოვილების ზედა ფენებში. თავდაპირველად აქტინიუმი მნიშვნელოვნად გროვდება ღვიძლში, ამასთან ორგანიზმიდან გამოსვლის სიჩქარე გაცილებით მეტია ვიდრე მისი რადიოაქტიური დაშლის სიჩქარე. ამას გარდა დაშლის შვილობილი პროდუქტი წარმოადგენს ძალიან საშიშ ელემენტს რადონს, რომლისგანაც თავის დაცვა აქტინიუმთან მუშაობის დროს არის ცალკე სერიოზული ამოცანა.

ლიტერატურა

• კარალოვა ზ. კ., მიასოედოვი ბ.ფ. «აქტინიუმი». მ. მეცნიერება, 1982, 144 გვ.

რესურსები ინტერნეტში

• აქტინიუმი Webelements-ზე
• აქტინიუმი ქიმიური ელემენტების პოპულარულ ბიბლიოთეკაში

სქოლიო

პორტალი ქიმია