Aktyn i aktynowce

Aktyn i aktynowce – wzory

Aktynowce to 14 kolejnych pierwiastków chemicznych położonych za aktynem w układzie okresowym. Są to: tor (Th), proaktyn (Pa), uran (U), neptun (Np), pluton (Pu), ameryk (Am), kiur (Cm), berkel (Bk), kaliforn (Cf), einstein (Es), ferm (Fm), mendelew (Md), nobel (No) i lorens (Lr). Wszystkie aktywnowce mają character promieniotwórczy, wszystkie pierwiestki o liczbie atomowej większej od uranu nie występują w przyrodzie i zostały otrzymane sztucznie przez człowieka, w wyniku reakcji jądrowych. Powłoki walencyjna aktynowców mają konfiguracje 6s ^{2} 4f ^{n} 5d ^{1}  lub 6s ^{2} 4f ^{n} 5d ^{0} , podobie jak u u niektórych lantanowców i pierwiastków bloku d, może występować przeniesienie elektronu z orbitalu 5d na orbital 4f. Ze względu na strukturę elektronową, aktyn nie jest klasyfikowany jako aktynowiec (metal wewnętrznoprzejściowy): nie ma on elektronów na orbitalu 5f (najpierw obsadzony zostaje pierwszy elektron na orbitalu 6d, dopiero później zapełniany jest orbital 5f), jednak wykazuje on podobne właściwości fizykochemiczne i występuje w przyrodzie z innymi aktynowcami. W odróżnieniu od lantanowców, orbital 5f zapełniany w szeregu aktynowców nie wykazuje kontrakcji. W związku z tym może on uczestniczyć w wiązaniach chemicznych, dlatego właściwości chemiczne i stopnie utlenienia w szeregu aktynowców zmieniają się podobnie jak dla metali bloku d. Aktynowce mogą przyjmować stopnie utlenienia do +VI.

Aktyn i aktynowce – występowanie, otrzymywanie

Aktynowce cięższe od uranu – pierwiastki transuranowe, nie występują w przyrodzie. Są one otrzymywane sztucznie, w reakcjach jądrowych. W przyrodzie występują jedynie uran i tor, ich okresy półtrwania są na tyle długie, że obserwowalne ilości tych pierwiastków mogły „dotrwać” do naszych czasów od powstania Ziemi. Głównym źródłem uranu jest minerał tlenkowy, uraninit, składający się głównie z tlenku uranu(IV),UO _{2} . W celu uzyskania metalicznego uranu, rudy uranowe są rozpuszczane w kwasach lub zasadach, otrzymany roztwór jest poddawany procesom wytrącania i ekstrakcji, których finalnym produktem jest tzw. „żółte ciasto” (ang. Yellowcake), mieszanina zawierająca ponad 75% tlenków uranu, o proporcjach wagowych wyrażonych wzorem U _{3} O _{8} . „Żółte ciasto” jest przekształcane w uran poprzez redukcję metalami alkalicznymi (lub metalami ziem alkalicznych).

Wzbogacanie uranu

Zastosowania militarne oraz starsze technologie budowy elektrowni jądrowych wymagają uranu wzbogaconego w izotop  ^{235} U, który łatwiej ulega reakcjom rozpadu jądrowego. W celu uzyskania uranu wzbogaconego w ten izotop, naturalny uran przekształca się w gazowy heksafluorek uranu, UF _{6} , który następnie jest rozdzielany na izotopy w wirówkach gazowych. Metoda wirowania gazowego jest obecnie najtańszą techniką wzbogacania, oprócz niej znane są również inne metody. Można wyróżnić dwa rodzaje uranu wzbogaconego: uran niskowzbogacony (3-4%  ^{235} U), stosowany jako paliwo w elektrowniach jądrowych i uran wysokowzbogacony (90%  ^{235} U) stosowany do produkcji broni atomowej oraz jako paliwo w reaktorach atomowych łodzi podwodnych (dokładny stopień wzbogacenia paliwa okrętów podwodnych jest utrzymywany w tajemnicy)

Aktyn i aktynowce – zastosowanie

Uran znajduje szerokie zastosowanie jako paliwo w elektrowniach jądrowych, między innymi w Indiach (ze względu na obecność znacznych złóż toru) trwają prace badawcze nad budową reaktorów jądrowych, w którym paliwem jest tor zamiast uranu. Uran znajduje również szereg zastosowań militarnych. Uran wzbogacony w izotop  ^{235} U może być używany do produkcji bomb atomowych, natomiast uran „zubożony”, pozostający jako odpad po procesie wzbogacania, jest dzięki wysokiej gęstości i piroforyczności używany jako materiał do produkcji artyleryjskich pocisków penetrujących, służących do niszczenia ciężko opancerzonych celów.