Радиоактивный изотоп тулия 170Тш применяется для изготов­ления портативных генераторов рентгеновских лучей медицинского назначения

222. Актиноиды. К семейству актиноидов принадлежат четыр­надцать /-элементов, следующих в периодической системе после актиния:

90 Торий Th	Протактиний Pa ...5P6s^!6p^56d'7s^!	92 Уран U ...5 fesVp/^dW	Нептуний Np ...sfss'ep'adw	Плутоний Pll
Америций Am ... 5р6з^г8р^с75^г	96 Кюрий Cm ...5f^76s^26p^66rf'7s^2	Берклий Bk ..5f^86s^26p^56d'7s^!	Калифорний Cf ...5f^,06s^26jt>^fi7s^s	Эйнштейний Es v..5f^ll6s^!6p«7s'
100 Фермий Fin ...5f^l26s^26p^s7s^!	Менделевий Md ...5f^I,6s^26p^e7s^J	102 (Нобелий) (No)...5f-^4o s^!6p^e7s^2	(Лоуренсий) (Lr)

Как и в случае лантаноидов, у элементов семейства актиноидов происходит заполнение третьего снаружи электронного слоя (под­уровня 5/); строение же наружного и, как правило, предшествую­щего электронных слоев остается неизменным. Это служит причи­ной близости химических свойств актиноидов. Однако различие в энергетическом состоянии электронов, занимающих 5/- и бй-под- уровни в атомах актиноидов, еще меньше, чем соответствующая разность энергий в атомах лантаноидов. Поэтому у первых членов семейства актиноидов 5/-электроны легко переходят на подуровень 6d и могут принимать участие в образовании химических связей. В результате от тория до урана наиболее характерная степень окисленности элементов возрастает от +4 до +6. При дальнейшем продвижении по ряду актиноидов происходит энергетическая ста­билизация 5/-состояния, а возбуждение электронов на 6а!-подуро- вень требует большей затраты энергии. Вследствие этого от урана до кюрия наиболее характерная степень окисленности элементов понижается от +6 до +3 (хотя для нептуния и плутония полу­чены соединения со степенью окисленности этих элементов +6 и +7). Берклий и следующие за ним элементы во всех своих соеди­нениях находятся в степени окисленности -f 3.

Все актиноиды радиоактивны. Торий, протактиний и уран встре­чаются в природе, так как у них имеются изотопы с большим пе­риодом полураспада. В ничтожных количествах находятся в при­роде нептуний и плутоний. Остальные актиноиды получены искус­ственным путем в течение последних 30 лет (см. § 37).

Несмотря на неустойчивость атомов актиноидов, первые семь элементов этого семейства получаются в значительных количе­ствах в свободном состоянии и в виде различных соединений —• оксидов, галогенидов и др.

Гидроксиды актиноидов Э(ОН)3 имеют основной характер. Отвечающие им соли по своей растворимости сходны с соответ­ствующими солями лантаноидов.

Торий содержится в земной коре в количестве около 10~3 % (масс.). Его минералы всегда сопутствуют редкоземельным эле­ментам, урану и некоторым другим металлам. Важнейший про­мышленный источник тория — минерал монацит.

В свободном состоянии торий — серебристо-белый тугоплавкий пластичный металл. Степень окисленности тория в соединениях обычно равна +4, важнейший его оксид — Th0₂.

Торий применяется в ядерной технике. Под действием нейтро­нов природный торий, состоящий почти нацело из изотопа 232Th, превращается в изотоп урана 233U, который служит ядерным горю­чим (см. стр. 108). Кроме того, торий применяется как легирующий компонент ряда сплавов. В частности, сплавы на основе магния, содержащие торий, цинк, цирконий и марганец, отличаются малой плотностью, высокой прочностью и химической стойкостью при вы­соких температурах.

Уран открыт в 1789 г., но в чистом виде (металл серо-сталь­ного цвета) выделен только в 1841 г. Содержание его в земной коре оценивается в 3• Ю-4 % (масс.), что соответствует общему ко­личеству 1,3-10й т металла. Природные соединения урана много­образны; важнейшими минералами являются уранинит (диоксид урана UO2), настиран (фаза переменного состава и02,о-2,б) и кар­нотит (уранил-ванадат калия K2(U02)2- (V04)2-3H20). Руды урана обычно содержат не более 0,5 % полезного минерала.

Природный уран состоит из трех радиоактивных изотопов: 238U (около 99,3 %), 235U (около 0,7 %) и 234U (около 0,005 %). Перио­ды полураспада их соответственно равны 4,5-109 лет, 7-Ю8 лет и 2,5-105 лет.

Важнейшее свойство урана состоит в том, что ядра некоторых его изотопов способны к делению при захвате нейтронов; при этом выделяется громадное количество энергии. Это свойство урана ис­пользуется в ядерных реакторах, служащих источниками энергии, а также лежит в основе действия атомной бомбы (см. § 37). Непо­средственно для получения ядерной энергии применяются изотопы 235и и 233U. Из них 23SU применяется в виде природного урана, обогащенного этим изотопом. Важнейший метод обогащения (или выделения) изотопа основан на различии в скорости диффузии газообразных соединений изотопов через пористые перегородки. В качестве газообразного соединения урана используют его гекса- фторид UF6 (температура сублимации 56,5 °С). Из изотопа 238U получают изотоп плутония 239Ри, который также может использо­ваться в ядерных реакторах и в атомной бомбе.

Дата добавления: 2015-08-21