actinio - Actinium


De Wikipedia, la enciclopedia libre

Actinio,   89 Ac
Actinium.jpg
Propiedades generales
Pronunciación / Æ k t ɪ n i ə m / ( AK- TIN -ee-əm )
Apariencia de color blanco plateado, brillando con una luz azul misteriosa; a veces con un elenco de oro
Numero de masa 227 (isótopo más estable)
Actinio de la tabla periódica
Hidrógeno Helio
Litio Berilio Boro Carbón Nitrógeno Oxígeno Flúor Neón
Sodio Magnesio Aluminio Silicio Fósforo Azufre Cloro Argón
Potasio Calcio Escandio Titanio Vanadio Cromo Manganeso Planchar Cobalto Níquel Cobre Zinc Galio Germanio Arsénico Selenio Bromo Criptón
Rubidio Estroncio Itrio Circonio Niobio Molibdeno tecnecio Rutenio Rodio Paladio Plata Cadmio indio Estaño Antimonio Telurio Yodo Xenón
Cesio Bario Lantano Cerio Praseodimio neodimio Prometeo Samario europio gadolinio Terbio disprosio holmio erbio Tulio Iterbio lutecio Hafnio tantalio Tungsteno renio Osmio iridio Platino Oro Mercurio (elemento) talio Dirigir Bismuto Polonio astato Radón
francio Radio Actinio torio Protactinio Uranio Neptunio Plutonio Americio Curio Berkelio Californio einstenio fermium Mendelevio nobelio lawrencium rutherfordium dubnium seaborgio bohrium hassio meitnerio darmstadtium roentgenio copernicio Nihonium flerovium Moscovium livermorium Tennessine Oganesson
La

Ac

( Ubu )
el radioactiniotorio
El número atómico ( Z ) 89
Grupo el grupo 3
Período período de 7
Bloquear d-bloque
categoría de elementos   actínidos , a veces considerado un metal de transición
Configuración electronica [ Rn ] 6d 1 7s 2
Electrones por shell
2, 8, 18, 32, 18, 9, 2
Propiedades físicas
Fase al  STP sólido
Punto de fusion 1500  K (1227 ° C, 2240 ° F) (estimado)
Punto de ebullición 3500 ± 300 K (3200 ± 300 ° C, 5.800 ± 500 ° F) (extrapolada)
Densidad (cerca  rt ) 10 g / cm 3
Calor de fusión 14  kJ / mol
Calor de vaporización 400 kJ / mol
capacidad calorífica molar 27,2 J / (mol · K)
propiedades atómicas
estados de oxidación 2, 3 (a fuertemente básico óxido)
electronegatividad escala de Pauling: 1.1
energías de ionización
  • Primero: 499 kJ / mol
  • Segunda: 1.170 kJ / mol
  • Tercera: 1900 kJ / mol
  • ( Más )
radio covalente 215  pm
Líneas de color en un rango espectral
Las líneas espectrales de actinio
Otras propiedades
Estructura cristalina cara cúbica centrada (fcc)
estructura cristalina cúbica centrada en las caras para actinio
Conductividad térmica 12 W / (m · K)
Número CAS 7440-34-8
Historia
Descubrimiento y primer aislamiento Friedrich Oskar Giesel (1902)
Nombrado por André-Louis Debierne (1899)
Principales isótopos de actinio
Isótopo Abundancia La vida media ( t 1/2 ) modo de desintegración Producto
225 Ac rastro 10 d α 221 P.
226 Ac syn 29.37 h β - 226 Th
ε 226 Ra
α 222 P.
227 Ac rastro 21.772 y β - 227 Th
α 223 P.
| referencias

Actinio es un elemento químico con el símbolo  Ac y número atómico  89. En primer lugar, fue aislado por el químico francés André-Louis Debierne en 1899. Friedrich Giesel tarde aislado de forma independiente en 1902 y, sin saber que ya se sabía, le dio el nombre emanium . Actinio dio el nombre a la actínidos serie, un grupo de 15 elementos similares entre actinio y lawrencium en la tabla periódica . A veces también se considera la primera de las séptimo de períodos metales de transición , aunque lawrencium está menos comúnmente dado que posición. Junto con polonio , radio , y el radón , actinio fue uno de los primeros elementos radiactivos no primordiales que ser aislado.

A, de color blanco plateado suave radiactivo metal, actinio reacciona rápidamente con el oxígeno y la humedad en el aire formando un revestimiento blanco de óxido de actinio que impide la oxidación adicional. Como con la mayoría de los lantánidos y muchos actínidos , actinio asume estado de oxidación +3 en casi todos sus compuestos químicos. Actinio se encuentra solamente en trazas en uranio y torio minerales como el isótopo 227 Ac, que se desintegra con una vida media de 21.772 años, predominantemente emisores beta y, a veces las partículas alfa , y 228 Ac, que es beta activo con una vida media de 6.15 horas. Una tonelada de los recursos naturales de uranio en el mineral contiene cerca de 0,2 miligramos de actinio-227, y una tonelada de torio contiene alrededor de 5 nanogramos de actinio-228. La estrecha similitud de propiedades físicas y químicas de actinio y lantano hace separación de actinio del mineral poco práctico. En su lugar, se prepara el elemento, en cantidades de miligramos, por la irradiación de neutrones de 226 Ra en un reactor nuclear . Debido a su escasez, alto precio y la radiactividad, actinio no tiene ningún uso industrial significativo. Sus aplicaciones actuales incluyen una fuente de neutrones y un agente para la terapia de radiación atacar a las células cancerosas en el cuerpo y matarlos.

Historia

André-Louis Debierne , un químico francés, anunció el descubrimiento de un nuevo elemento en 1899. Se separó de pechblenda residuos dejados por Marie y Pierre Curie después de haber extraído el radio . En 1899, Debierne describe la sustancia como similar a la de titanio y (en 1900) como similar a torio . Friedrich Oskar Giesel descubierto independientemente actinio en 1902 como una sustancia similar a lantano y lo llamó "emanium" en 1904. Después de una comparación de las sustancias vidas medias determinadas por Debierne, Harriet Brooks en 1904, y Otto Hahn y Otto Sackur en 1905 , nombre elegido de Debierne para el nuevo elemento fue retenido porque tenía la antigüedad, a pesar de las propiedades químicas que contradicen, según él, para el elemento en diferentes momentos.

Los artículos publicados en la década de 1970 y más tarde sugieren que los resultados de Debierne publicaron en 1904 un conflicto con los reportados en 1899 y 1900. Por otra parte, la química ya conocida de actinio impide su presencia como que no sea un constituyente menor de 1899 y 1900. Los resultados de Debierne nada; de hecho, las propiedades químicas Informó hacen probable que él tenía, en cambio, accidentalmente identificado protactinio , que no sería descubierto por otros catorce años, sólo para desaparecer debido a su hidrólisis y adsorción en su equipo de laboratorio . Esto ha llevado a algunos autores a defender que Giesel solo debe ser acreditado con el descubrimiento. Una visión menos conflictivo de los descubrimientos científicos es propuesto por Adloff. Sugiere que la retrospectiva crítica de las primeras publicaciones debe ser mitigado por el estado, entonces naciente de la radioquímica: destacando la prudencia de las afirmaciones de Debierne en los documentos originales, señala que nadie puede afirmar que la sustancia de Debierne no contenía actinio. Debierne, que ahora es considerado por la gran mayoría de los historiadores como el descubridor, perdió interés en el elemento y dejó el tema. Giesel, por el contrario, puede legítimamente ser acreditado con la primera preparación del actinio radioquímicamente puro y con la identificación de su número atómico 89.

El nombre del actinio se origina en la antigua Grecia aktis, aktinos (ακτίς, ακτίνος), lo que significa rayo o rayo. Su símbolo Ac también se utiliza en las abreviaturas de otros compuestos que no tienen nada que ver con actinio, tal como acetilo , acetato y, a veces acetaldehído .

propiedades

Actinio es un suave, blanco plateado, radiactivo elemento, metálico. Su estimado módulo de corte es similar a la del plomo . Debido a su fuerte radiactividad, actinio brilla en la oscuridad con una luz de color azul pálido, que se origina en el aire circundante ionizado por las partículas energéticas emitidas. Actinio tiene propiedades químicas similares a las de lantano y otros lantánidos, y por lo tanto estos elementos son difíciles de separar en la extracción de minerales de uranio. La extracción con disolventes y cromatografía de iones se utilizan comúnmente para la separación.

El primer elemento de los actínidos , el actinio dio su nombre al grupo, tanto como el lantano había hecho por los lantánidos . El grupo de elementos es más diversa que los lantánidos y por lo tanto no fue hasta 1928 que Charles Janet propuso el cambio más significativo a Dmitri Mendeleev 's tabla periódica ya que el reconocimiento de los lantánidos, mediante la introducción de los actínidos, un movimiento sugirió de nuevo en 1945 por Glenn T. Seaborg .

Actinio reacciona rápidamente con el oxígeno y la humedad en el aire formando un revestimiento blanco de óxido de actinio que impide la oxidación adicional. Como con la mayoría de los lantánidos y actínidos, existe actinio en el estado de oxidación +3, y los Ac 3+ iones son incoloros en soluciones. El estado de oxidación +3 se origina en el 6d [Rn] 1 7s 2 configuración electrónica de actinio, con tres electrones de valencia que son donados fácilmente para dar la estable estructura de la cerrado-shell gas noble radón . El estado de oxidación raro 2 sólo es conocida por dihidruro de actinio (ACH 2 ); incluso esto puede en realidad ser un electride compuesto como su más ligero LaH congénere 2 y por lo tanto tienen actinio (III).

Compuestos químicos

Sólo un número limitado de compuestos actinio son conocidos incluyendo AcF 3 , AcCl 3 , ACBR 3 , AcOF, AcOCl, AcOBr, Ac 2 S 3 , Ac 2 O 3 y acpo 4 , debido a la intensa radiactividad de actinio. Excepto por acpo 4 , todos ellos son similares a los compuestos de lantano correspondientes. Todos ellos contienen actinio en el estado de oxidación +3. En particular, las constantes de red de los compuestos de lantano y actinio análogos difieren sólo en un pequeño porcentaje.

Aquí un , b y c son constantes de red, n es el número de grupo espacial y Z es el número de unidades de fórmula por celda unidad . Densidad no se midió directamente, sino que calcula a partir de los parámetros de red.

óxidos

Óxido de actinio (Ac 2 O 3 ) se puede obtener calentando el hidróxido a 500 ° C o el oxalato a 1100 ° C, en vacío. Su red cristalina es isotípico con los óxidos de la mayoría de los metales de las tierras raras trivalentes.

haluros

Trifluoruro de actinio se puede producir ya sea en solución o en reacción sólido. La reacción anterior se lleva a cabo a temperatura ambiente, mediante la adición de ácido fluorhídrico a una solución que contiene iones de actinio. En el último método, metal actinio se trata con vapores de fluoruro de hidrógeno a 700 ° C en una configuración todo-platino. El tratamiento de trifluoruro de actinio con hidróxido de amonio al 900-1000 rendimientos ° C oxifluoruro AcOF. Considerando oxifluoruro de lantano se puede obtener fácilmente por la quema de trifluoruro de lantano en aire a 800 ° C durante una hora, el tratamiento similar de actinio rendimientos de trifluoruro de no AcOF y sólo resulta en fusión del producto inicial.

AcF 3 + 2 NH 3 + H 2 O → AcOF + 2 NH 4 F

Tricloruro de actinio se obtiene por reacción de hidróxido de actinio o oxalato con tetracloruro de carbono vapores a temperaturas superiores a 960 ° C. Similar a oxifluoruro, actinio oxicloruro se puede preparar por hidrólisis de tricloruro de actinio con hidróxido de amonio a 1000 ° C. Sin embargo, en contraste con el oxifluoruro, el oxicloruro bien podría ser sintetizado mediante la ignición de una solución de tricloruro de actinio en ácido clorhídrico con amoníaco .

La reacción del bromuro de aluminio y óxido de actinio produce tribromuro de actinio:

Ac 2 O 3 + 2 AlBr 3 → 2 ACBR 3 + Al 2 O 3

y tratándolo con hidróxido de amonio a 500 ° C da como resultado la AcOBr oxibromuro.

otros compuestos

Hidruro de actinio se obtuvo por reducción de tricloruro de actinio con potásico a 300 ° C, y su estructura se dedujo por analogía con el correspondiente LaH 2 hidruro. La fuente de hidrógeno en la reacción era incierto.

Mezcla de fosfato monosódico (NaH 2 PO 4 ) con una solución de actinio en los rendimientos de ácido clorhídrico de hemihidrato de fosfato actinio de color blanco (acpo 4 · 0,5H 2 O), y oxalato de calefacción actinio con sulfuro de hidrógeno vapores a 1400 ° C durante unos minutos resultados en un actinio negro sulfuro de Ac 2 S 3 . Es, posiblemente, puede ser producido por actuar con una mezcla de sulfuro de hidrógeno y disulfuro de carbono en óxido de actinio a 1000 ° C.

isótopos

Naturalmente actinio que ocurren se compone de dos radiactivos isótopos ; 227
Ac
(de la familia radiactiva de 235
T
) y 228
Ac
(una nieta de 232
Th
). 227
Ac
decae principalmente como un emisor beta con una muy pequeña de energía, pero en 1,38% de los casos que emite una partícula alfa , por lo que fácilmente puede ser identificado a través de espectrometría alfa . Treinta y seis radioisótopos han sido identificados, el ser más estable 227
Ac
con una vida media de 21.772 años, 225
Ac
con una vida media de 10,0 días y 226
Ac
con una vida media de 29,37 horas. Todos los restantes radiactivos isótopos tienen vidas medias que son menos de 10 horas y la mayoría de ellos tienen una vida media de menos de un minuto. El isótopo conocido de vida más corta del actinio es 217
Ac
(vida media de 69 nanosegundos), que se descompone a través de la desintegración alfa y de captura de electrones . Actinio también tiene dos conocidos estados de la meta . Los isótopos más significativos para la química son 225 Ac, 227 Ac, y 228 Ac.

purificada 227
Ac
entra en equilibrio con sus productos de desintegración después de una media de años. Se desintegra según su 21.772 años emisor principalmente vida media beta (98,62%) y algunas partículas alfa (1,38%); los productos de desintegración sucesivas son parte de la serie actinio . Debido a las cantidades disponibles baja, baja energía de sus partículas beta (máximo 44,8 keV) y baja intensidad de radiación alfa, 227
Ac
es difícil de detectar directamente por su emisión y por lo tanto se traza a través de sus productos de desintegración. Los isótopos de gama actinio en peso atómico de 206  u ( 206
Ac
) a 236 u ( 236
Ac
).

Isótopo Producción Decaer Media vida
221 Ac 232 Th (d, 9n) → 225 Pa (α) → 221 Ac α 52 ms
222 Ac 232 Th (d, 8n) → 226 Pa (α) → 222 Ac α 5,0 s
223 Ac 232 Th (d, 7n) → 227 Pa (α) → 223 Ac α 2,1 min
224 Ac 232 Th (d, 6n) → 228 Pa (α) → 224 Ac α 2.78 horas
225 Ac 232 Th (n, γ) → 233 Th (β - ) → 233 Pa (β - ) → 233 U (α) → 229 Th (α) → 225 Ra (β - ) → 225 Ac α 10 días
226 Ac 226 Ra (d, 2n) → 226 Ac α, β -
captura de electrones
29.37 horas
227 Ac 235 U (α) → 231 Th (β - ) → 231 Pa (α) → 227 Ac α, β - 21,77 años
228 Ac 232 Th (α) → 228 Ra (β - ) → 228 Ac β - 6.15 horas
229 Ac 228 Ra (n, γ) → 229 Ra (β - ) → 229 Ac β - 62,7 min
230 Ac 232 Th (d, α) → 230 Ac β - 122 s
231 Ac 232 Th (γ, p) → 231 Ac β - 7,5 min
232 Ac 232 Th (n, p) → 232 Ac β - 119 s

Ocurrencia y síntesis

Uraninita minerales han elevado las concentraciones de actinio.

Actinio se encuentra solamente en trazas en uranio minerales - una tonelada de uranio en el mineral contiene cerca de 0,2 miligramos de 227 Ac - y en torio minerales, que contienen alrededor de 5 nanogramos de 228 Ac por tonelada de torio. El actinio isótopo 227 Ac es un miembro transitoria de la serie de uranio-actinio cadena de desintegración , que comienza con el isótopo padre 235 U (o 239 Pu ) y termina con el isótopo estable plomo 207 Pb . El isótopo 228 Ac es un miembro transitoria de la serie torio cadena de desintegración, que comienza con el isótopo padre 232 Th y termina con el isótopo estable plomo 208 Pb . Otro isótopo actinio ( 225 Ac) es transitoriamente presente en la serie neptunio cadena de desintegración , comenzando con 237 Np (o 233 U ) y terminando con talio ( 205 Tl) y cerca-estable de bismuto ( 209 Bi); a pesar de todo primordial 237 Np ha decaído, se produce continuamente por neutrones reacciones knock-out sobre el Natural 238 U.

La concentración natural baja, y la estrecha similitud de propiedades físicas y químicas a las de lantano y otros lantánidos, que siempre son abundantes en minerales de actinio-cojinete, hacen que la separación de actinio del mineral poco práctico, y nunca se logró una separación completa. En su lugar, se prepara actinio, en cantidades de miligramos, por la irradiación de neutrones de 226 Ra en un reactor nuclear .

El rendimiento de la reacción es de aproximadamente 2% del peso del radio. 227 Ac puede capturar más neutrones resultantes en pequeñas cantidades de 228 Ac. Después de la síntesis, el actinio se separa del radio y de los productos de descomposición y de fusión nuclear, tales como el torio, el polonio, plomo y bismuto. La extracción se puede realizar con thenoyltrifluoroacetone- benceno solución a partir de una solución acuosa de los productos de la radiación, y la selectividad para un cierto elemento se consigue mediante el ajuste del pH (a aproximadamente 6,0 para actinio). Un procedimiento alternativo es de intercambio aniónico con una apropiada resina en ácido nítrico , que puede resultar en un factor de separación de 1.000.000 para el radio y el actinio vs. torio en un proceso de dos etapas. Actinio entonces se puede separar de radio, con una relación de alrededor de 100, usando una resina de intercambio catiónico de baja reticulación y ácido nítrico como eluyente .

225 Ac fue producido primero artificialmente en el Instituto de Elementos Transuránicos (ITU) en Alemania usando un ciclotrón y en St George Hospital de en Sydney usando un acelerador lineal en 2000. Este isótopo raro tiene aplicaciones potenciales en la terapia de radiación y se produce de manera más eficiente mediante el bombardeo de una objetivo radio 226 con 20-30 MeV deuterio iones. Esta reacción también produce 226 Ac que sin embargo se desintegra con una vida media de 29 horas y por lo tanto no contamina 225 Ac.

De metal actinio ha sido preparado por la reducción de fluoruro de actinio con litio vapor en vacío a una temperatura entre 1100 y 1300 ° C. Las temperaturas más altas dieron como resultado la evaporación del producto y los inferiores conducen a una transformación incompleta. El litio fue elegido entre otros metales alcalinos debido a que su fluoruro es más volátil.

aplicaciones

Debido a su escasez, alto precio y la radiactividad, actinio actualmente no tiene ningún uso industrial significativo. 227 Ac es altamente radiactivo y por lo tanto se estudió para su uso como un elemento activo de generadores termoeléctricos de radioisótopos , por ejemplo en naves espaciales. El óxido de 227 Ac presionado con berilio es también una eficiente fuente de neutrones con la actividad superior a la de la americio-berilio estándar y pares de radio-berilio. En todos estas aplicaciones, 227 Ac (una fuente beta) es simplemente un progenitor que genera isótopos emisores alfa a partir de su descomposición. Berilio captura partículas alfa y emite neutrones debido a su gran sección transversal para la reacción nuclear (α, n):

Los 227 fuentes de neutrones ACBE se pueden aplicar en una sonda de neutrones - un dispositivo estándar para medir la cantidad de agua presente en el suelo, así como la humedad / densidad para el control de calidad en la construcción de carreteras. Tales sondas también se utilizan en aplicaciones de registro, así, en la radiografía de neutrones , tomografía y otras investigaciones radioquímicos.

Estructura química de la DOTA portador para 225 Ac en la terapia de radiación.

225 Ac se aplica en la medicina para producir 213 Bi en un generador reutilizable o puede ser utilizado solo como un agente para la terapia de radiación , en particular la terapia alfa específica (TAT). Este isótopo tiene una vida media de 10 días que lo hace mucho más adecuado para la terapia de radiación de 213 Bi (vida media de 46 minutos). No sólo los 225 Ac sí, sino también sus hijas, emiten partículas alfa que matan las células cancerosas en el cuerpo. La principal dificultad con la aplicación de 225 Ac era que la inyección intravenosa de complejos de actinio simples resultó en su acumulación en los huesos y el hígado durante un período de decenas de años. Como resultado, después de que las células cancerosas murieron rápidamente por las partículas alfa de 225 Ac, la radiación del actinio y sus hijas podrían inducir nuevas mutaciones. Para resolver este problema, 225 Ac se une a un quelante agente, tal como citrato , ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) o ácido pentaacético dietilentriamina (DTPA). Esto redujo la acumulación de actinio en los huesos, pero la excreción del cuerpo se mantuvo lento. Mucho mejores resultados se obtuvieron con tales agentes quelantes como HEHA ( 1,4,7,10,13,16-hexaazacyclohexadecane-N, N ', N ", N' '', N '' '', N '' '" - ácido hexaacético ) o DOTA ( ácido 1,4,7,10-tetraazaciclododecano-1,4,7,10-tetraacético ) acoplado a trastuzumab , un anticuerpo monoclonal que interfiere con el HER2 / neu receptor . La combinación de entrega último fue probado en ratones y demostró ser eficaz contra la leucemia , linfoma , de mama , de ovario , de neuroblastoma y próstata .

El medio de vida media de 227 Ac (21,77 años) lo hace muy conveniente isótopo radiactivo en el modelado de la mezcla vertical lenta de las aguas oceánicas. Los procesos asociados no pueden ser estudiados con la precisión requerida por mediciones directas de la velocidad de la corriente (del orden de 50 metros por año). Sin embargo, la evaluación de la concentración de profundidad perfiles para diferentes isótopos permite estimar las tasas de mezcla. La física detrás de este método es el siguiente: las aguas oceánicas contienen homogéneamente dispersas 235 U. Su producto de desintegración, 231 Pa, gradualmente precipitados para la parte inferior, de modo que su concentración primero aumenta con la profundidad y luego se mantiene casi constante. 231 Pa decae a 227 Ac; sin embargo, la concentración de este último isótopo no sigue el 231 Pa perfil de profundidad, pero en cambio aumenta hacia el fondo del mar. Esto se produce debido a los procesos de mezcla que elevan algunos adicional 227 Ac desde el fondo del mar. Así, el análisis tanto de 231 Pa y 227 perfiles de profundidad Ac permite a los investigadores para modelar el comportamiento de mezcla.

Hay predicciones teóricas que AcH x hidruros (en este caso con una presión muy alta) es un candidato para una cerca de superconductor a temperatura ambiente , ya que tienen T c significativamente mayor que H3S, posiblemente cerca de 250 K.

precauciones

227 Ac es altamente radiactivo y experimentos con que se llevan a cabo en un laboratorio especialmente diseñado equipado con un apretado guantera . Cuando tricloruro de actinio se administra por vía intravenosa a ratas, aproximadamente el 33% de actinio se deposita en los huesos y el 50% en el hígado. Su toxicidad es comparable a, pero ligeramente menor que la de americio y el plutonio. Para cantidades traza, campanas extractoras de humos con buena aireación son suficientes; para cantidades de gramos, células calientes con el blindaje de la intensa radiación gamma emitida por 227 Ac son necesarios.

Ver también

referencias

Bibliografía

enlaces externos