اکتینیم (Ac): حقایق جالب درباره عنصر 89 | خواص، کاربردها و تاریخچه
اکتینیم، با نماد شیمیایی Ac و عدد اتمی 89، یک عنصر رادیواکتیو است. این عنصر اولین عنصر رادیواکتیو غیر بدوی بود که جدا شد، اگرچه پیش از آن نیز عناصری با خاصیت پرتوزایی مشاهده شده بودند. اکتینیم دارای ویژگی‌های جالب و غیرمعمولی است که در ادامه به بررسی خواص، کاربردها و منابع آن میپردازیم.
دانستنی‌های جالب درباره اکتینیم
- اکتینیم فلزی نرم، نقره‌ای رنگ است که به دلیل یونیزه کردن هوا توسط رادیواکتیویته، در تاریکی به رنگ آبی کم‌رنگ می‌درخشد.
- این عنصر با رطوبت و اکسیژن واکنش داده و لایه‌ای سفید از اکسید اکتینیم ایجاد می‌کند که از فلز زیرین در برابر اکسیداسیون بیشتر محافظت می‌کند. تخمین زده میشود مدول برشی اکتینیم مشابه سرب باشد.
- تاریخچه کشف: آندره دبیرن ادعا کرد که عنصری را کشف کرده و آن را اکتینیم نامیده است. او بر روی نمونه‌ای از پیت‌بلند (نوعی سنگ معدن) که توسط ماری و پیر کوری تهیه شده بود، کار می‌کرد. دبیرن نتوانست این عنصر جدید را جدا کند (تحلیل‌های مدرن نشان می‌دهد که این عنصر احتمالاً اکتینیم نبوده، بلکه پروتواکتینیم بوده است). فردریش اسکار گیزل به طور مستقل در سال 1902 اکتینیم را کشف کرد و آن را "امامیم" نامید. گیزل اولین کسی بود که نمونه خالص این عنصر را جدا کرد. نام دبیرن به دلیل تقدم در کشف حفظ شد. این نام از کلمه یونانی باستان aktinos به معنای پرتو یا شعاع گرفته شده است.
- سری عناصر اکتینید، گروهی از فلزات بین اکتینیم و لورنسیم که خواص مشابهی دارند، نام خود را از اکتینیم گرفته‌اند. اکتینیم به عنوان اولین فلز واسطه در دوره 7 در نظر گرفته میشود (اگرچه گاهی اوقات لورنسیم به این موقعیت اختصاص داده میشود).
- اگرچه این عنصر نام خود را به گروه اکتینیدها داده است، اما بیشتر خواص شیمیایی اکتینیم شبیه به لانتانیم و سایر لانتانیدها است.
- متداول‌ترین حالت اکسیداسیون اکتینیم +3 است. ترکیبات اکتینیم خواصی مشابه با ترکیبات لانتانیم دارند.
- اکتینیم طبیعی مخلوطی از دو ایزوتوپ Ac-227 و Ac-228 است. Ac-227 فراوان‌ترین ایزوتوپ است. این ایزوتوپ عمدتاً یک گسیلنده بتا است، اما 1.3٪ از واپاشی‌ها ذرات آلفا تولید می‌کنند. تاکنون سی و شش ایزوتوپ اکتینیم شناسایی شده است. پایدارترین آنها Ac-227 است که نیمه عمری برابر با 21.772 سال دارد. اکتینیم همچنین دارای دو حالت متا است.
- اکتینیم به طور طبیعی به مقدار ناچیز در سنگ معدن‌های اورانیوم و توریوم یافت میشود. از آنجایی که جدا کردن این عنصر از سنگ معدن دشوار است، رایج‌ترین روش تولید اکتینیم، تابش نوترونی Ra-226 است. نمونه‌های میلی‌گرمی را می‌توان به این روش در داخل رآکتورهای هسته‌ای تهیه کرد.
- به دلیل کمیاب و گران بودن اکتینیم، تاکنون استفاده صنعتی از آن بسیار محدود بوده است. ایزوتوپ اکتینیم-227 ممکن است در ژنراتورهای ترموالکتریکی رادیوایزوتوپی کاربرد داشته باشد. Ac-227 فشرده شده با بریلیم منبع خوبی برای نوترون است و ممکن است به عنوان یک پروب نوترونی برای چاه پیمایی، رادیوشیمی، رادیوگرافی و توموگرافی استفاده شود. اکتینیم-225 برای درمان سرطان با استفاده از پرتو استفاده میشود. Ac-227 همچنین ممکن است برای مدل‌سازی اختلاط آب در اقیانوس استفاده شود.
- هیچ عملکرد بیولوژیکی شناخته شده‌ای برای اکتینیم وجود ندارد. این عنصر هم رادیواکتیو و هم سمی است. این عنصر کمی کمتر از عناصر رادیواکتیو پلوتونیوم و آمریسیوم سمی در نظر گرفته میشود. هنگامی که به موش‌ها تری‌کلرید اکتینیم تزریق شد، حدود نیمی از اکتینیم در کبد و یک سوم آن در استخوان‌ها رسوب کرد. به دلیل خطراتی که برای سلامتی دارد، اکتینیم و ترکیبات آن فقط باید با دستکش در داخل محفظه‌های مخصوص (Glove box) استفاده شوند.
ویژگی‌های عنصر اکتینیم
- نام عنصر: اکتینیم
- نماد عنصر: Ac
- عدد اتمی: 89
- وزن اتمی: (227)
- اولین جداکننده (کاشف): فردریش اسکار گیزل (1902)
- نام‌گذاری توسط: آندره-لویی دبیرن (1899)
- گروه عنصر: گروه 3، بلوک d، اکتینید، فلز واسطه
- دوره عنصر: دوره 7
- آرایش الکترونی: [Rn] 6d1 7s2
- الکترون‌ها در هر لایه: 2، 8، 18، 32، 18، 9، 2
- فاز: جامد
- نقطه ذوب: 1500 کلوین (1227 درجه سانتی‌گراد، 2240 درجه فارنهایت)
- نقطه جوش: 3500 کلوین (3200 درجه سانتی‌گراد، 5800 درجه فارنهایت) - مقدار تخمینی
- چگالی: 10 گرم بر سانتی‌متر مکعب در نزدیکی دمای اتاق
- گرمای همجوشی: 14 کیلوژول بر مول
- گرمای تبخیر: 400 کیلوژول بر مول
- ظرفیت گرمایی مولی: 27.2 ژول بر مول کلوین
- حالت‌های اکسیداسیون: 3، 2
- الکترونگاتیوی: 1.1 (مقیاس پائولینگ)
- انرژی یونیزاسیون:
- اولین: 499 کیلوژول بر مول
- دومین: 1170 کیلوژول بر مول
- سومین: 1900 کیلوژول بر مول
- شعاع کووالانسی: 215 پیکومتر
- ساختار کریستالی: مکعبی مرکز پر (FCC)
- جدول تناوبی
- شیمی
- علم
