mini|Actinoid avmerka i den periodiske tabellen (vid versjon).
Actinoid eller aktinoid er ein serie grunnstoff i periode 7 i det periodiske systemet. Actinoida er 89 actinium Ac, 90 thorium Th, 91 protactinium Pa, 92 uran U, 93 neptunium Np, 94 plutonium Pu, 95 americium Am, 96 curium Cm, 97 berkelium Bk, 98 californium Cf, 99 einsteinium Es, 100 fermium Fm, 101 mendelevium Md, 102 nobelium No, 103 lawrencium Lr. Det uformelle kjemiske symbolet An blir brukt i generell omtale av actinoidkjemi for å visa til einkvar actinoid. Stoffa blei tidlegare kalla actinid eller aktinid, men International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) tilrår endinga -oid sidan -id vanlegvis blir nytta om negativt ladde ion.
Heile f-blokka det periodiske systemet består av actinoid og lantanoid; i tillegg er det eitt actinoid (lawrencium) og eitt lantanoid (lutetium) i d-blokka. I framstillingar av den periodiske tabellen blir f-blokka av grunnstoff vanlegvis vist som to ekstra rekkjer under hovudtabellen. Dette er berre ein konvensjon knytt til utsjånad og formatering. Ein vidare tabell med 4f og 5f på dei rette plassane finst også, men er mindre vanleg.
Actinoid er transisjonsmetall. Dei er sølvkvite eller sølvgrå på farge, og er uedle, svært reaktive metall. Alle actinoida er radioaktive.
Alle actinoida har stor atomradius og ioneradius. Gruppa har ei vid rekkje fysiske eigenskapar. Actinium og actinoid frå curium og vidare har liknande eigenskapar som lantanoid, medan thorium, protactinium og uran er mykje meir like transisjonsmetalla i kjemien, medan neptunium, plutonium og americium ligg imellom desse.
På grunn av dei lange halveringstidene sine finst berre thorium og uran i monalege mengder på jorda og astrofysisk. Den radioaktive nedbrytinga av uran dannar flyktige mengder actinium og protactinium, medan atom av neptunium og plutonium av og til blir danna av transmutasjonsreaksjonar i uranmalm. Dei andre actinoida er reint syntetiske grunnstoff.Greenwood, s. 1250 Prøvesprengingar med kjernevåpen har frigjeve minst seks actinoid som er tyngre enn plutonium i naturen; analysar av restar etter den fyrste prøvesprenginga av ei hydrogenbombe i 1952 fann americium, curium, berkelium, californium og dei nye stoffa einsteinium og fermium.
Naturleg uran og thorium og syntetisk produsert plutonium er dei mest utbreidde actinoida på jorda. Dei har blitt nytta i kjernereaktorar, og uran og plutonium er kritiske delar av kjernevåpen. Uran og thorium har også hatt fleire andre bruksområde, og americium blir nytta i ionisasjonskammera til dei fleste moderne røykvarslarar.
Oppdaging +Syntese av transuranstoffGreenwood, s. 1252 StoffÅrMetode Neptunium 1940 Bombardering av 238U med nøytron Plutonium 1941 Bombardering av 238U med deuteron Americium 1944 Bombardering av 239Pu med nøytron Curium 1944 Bombardering av 239Pu med α-partiklar Berkelium 1949 Bombardering av 241Am med α-partiklar Californium 1950 Bombardering av 242Cm med α-partiklar Einsteinium 1952 Som produkt av ein kjernevåpeneksplosjon Fermium 1952 Som produkt av ein kjernevåpeneksplosjon Mendelevium 1955 Bombardering 253Es med α-partiklar Nobelium 1965 Bombardering av 243Am med 15N eller av 238U med 22Ne Lawrencium 1961–1971 Bombardering av 252Cf med 10B eller 11Bog av 243Am med 18O Fram til 1940 kjende vitskapen berre til actinium, thorium, protactinium og uran. Thorium og uran fanst i større mengder frå naturlege førekomstar, medan mindre mengde av actinium og protactinium kunne dannast naturleg ved radioaktiv spalting av uran. Frå 1940 av blei fleire actinoid framtilte kunstig gjennom bestråling med nøyton eller syklotronakselererte ion.
Som lantanoid dannar actinoid ei gruppe grunnstoff med liknande eigenskapar. Innanfor actinoida finst det to overlappande grupper: transuranstoff, som kjem etter uran i periodesystemet, og transplutoniumstoff, som kjem etter plutonium. Samanlikna med lantanoid, som (bortsett frå promethium) finst i naturen i merkbare mengder, er dei fleste actinoid uvanlege. Dei fleste opptrer ikkje i naturen, og av dei som gjer det, finst berre thorium og uran i meir enn spormengder. Dei mest utbreidde eller lettast syntetiserte actinoida er uran og thorium, følgd av plutonium, americium, actinium, protactinium, neptunium og curium.Myasoedov, s. 7
Den moglege eksistensen av transuranstoff blei lagt fram i 1934 av Enrico Fermi, basert på eksperimenta hans. Sjølv om fire actinoid var kjende på denne tida, forstod ein enno ikkje at dei danna ein familie lik den til lantanoidane. Det utbreidde synet i den tidlege forskinga på transuranstoff var at dei var vanlege grunnstoff i den 7. perioden, medthorium, protactinium og uran tilsvarande hafnium, tantal og wolfram i den 6. perioden. Syntese av transuranstoff svekka gradvis dette synspunktet. I 1944 leidde ein observasjon av at curium ikkje synte oksidasjonsnivå over 4 (medan den tenkte homologen til stoffet i 6. periode, platina, kan nå oksidasjonsstatus 6) til at Glenn Seaborg formulerte ein «actinoidehypotese». Studiar av kjende actinoid og oppdagingar av fleire transuranstoff gav meir data som støtta dette synspunktet, men omgrepet «actinoidehypotese» (med implikasjonen at ein «hypotese» er noko som ikkje har blitt tydeleg bevist) blei verane i aktiv bruk av vitskapsfolk til seint på 1950-talet.
I dag finst det to hovudmetodar til å framstilla isotopar av transplutonske stoff: (1) bestråling av lettare stoff nøytron; (2) bestråling med akselererte ladde partiklar. Den fyrste metoden er viktigare for praktisk bruk, sidan berre nøytronbestråling med kjernereaktorar gjer at ein kan framstilla monaleg store mengder syntetiske actinoid; men metoden er avgrensa til relativt lette stoff. Fordelen med den andre metoden er at ein kan oppnå stoff som er tyngre enn plutonium, i tillegg til isotopar med færre nøytron, som ikkje blir danna under nøytronbestråling.Myasoedov, s. 9
Frå actinium til uran
Uran og thorium ver dei fyrste actinoidane som blei oppdaga. Uran blei identifisert i 1789 av den tyske kjemikaren Martin Heinrich Klaproth i bekblendemalm. Han gav stoffet namn etter planeten Uranus, som var blitt oppdaga åtte år tidlegare. Klaproth klarte å skilja ut ei gul sambinding (truleg natriumdiuranat) gjennom å løysa opp bekblende i salpetersyre og nøytralisera løysinga med natriumhydroksid. Deretter reduserte han det gule pulveret han fekk med trekol, og vann ut eit svart stoff han feilaktig tok for eit metall. Seksti år seinare identifiserte den franske vitskapsmannen Eugène-Melchior Péligot det som uranoksid. Han isolerte også den fyrste prøven av uranmetall ved å varma opp urantetraklorid med metallisk kalium. Atommassen til uran blei så kalkulert til 120, men Dmitrij Mendelejev retta dette til 240 i 1872 med periodelovene sine. Denne verdien blei bekrefta gjennom eksperiment i 1882 av K. Zimmerman.K. Zimmerman, Ann., 213, 290 (1882); 216, 1 (1883); Ber. 15 (1882) 849
Thoriumoksid blei oppdaga av Friedrich Wöhler i mineralet thorianitt, som var blitt funne i Noreg i 1827.Golub, s. 214 Jöns Jacob Berzelius karakteriserte materialet i meir detalj i 1828. Gjennom reduksjon av thoriumtetraklorid med kalium isolerte han metallet og kalla det thorium etter den norrøne guden for lyn og tore, Tor eller Thor. (modern citation: Annalen der Physik, vol. 92, no. 7, pp. 385–415) Den same isoleringsmetoden blei seinare nytta av Péligot for uran.
Actinium blei oppdaga i 1899 av André-Louis Debierne, ein assistent for Marie Curie, i det som var att av bekblende etter fjerning av radium og polonium. Han skildra stoffet i 1899 som liknande titan og (i 1900) som liknande thorium. Debierne si oppdaging av actinium blei stilt spørsmålsteikn ved i 1971 og 2000, med argument om at Debierne sine utgjevingar i 1904 motsa det tidlegare arbeidet hans frå 1899–1900. Dette synet gjev i staden æra til Friedrich Oskar Giesel i 1902, som oppdaga eit radioaktivt element kalla emanium som oppførte seg liknande som lantan. Namnet actinium kjem frå gresk , som tyder stråle. Dette metallet blei oppdaga ikkje gjennom si eiga stråling, men frå strålinga til dei avleidde produkta sine.Golub, s. 213 På grunn av den sterke likskapen mellom actinium og lanthanum og den vesle mengda kunne ein berre framstilla reint actinium i 1950. Omgrepet «actinide» blei truleg fyrst nytta av Victor Goldschmidt i 1937.
Protactinium kan ha blitt isolert i 1900 av William Crookes. Det blei fyrst identifisert i 1913, då Kasimir Fajans og Oswald Helmuth Göhring oppdaga den kortlivde isotopen 234mPa (halveringstid 1,17 minutet) under studiane sine av den radioaktive nedbrytinga av 238U. Dei gav stoffet namnet «brevium» (frå latin brevis, ‘kortvarig’); Namnet blei endra til protoactinium (frå gresk πρῶτος + ἀκτίς, ‘fyrste strålestoff’) i 1918 då to grupper av vitskapsfolk, leidde av austerrikske Lise Meitner og tyske Otto Hahn og britiske Frederick Soddy og John Arnold Cranston, uavhengig av kvarandre oppdaga den mykje meir langvarige 231Pa. Namnet blei forkorta til protactinium i 1949. Stoffet var lite skildra fram til 1960, då Alfred Maddock og medarbeidarane hans i Storbritannia isolerte 130 gram protactinium frå 60 tonn materiale som var att av ein malm etter at ein hadde vunne ut uran frå han.Greenwood, p. 1251
Neptunium og vidare Neptunium (med namn etter planeten Neptun, den neste planeten ut frå Uranus, som uran har namn etter) blei oppdaga av Edwin McMillan og Philip H. Abelson i 1940 i Berkeley i California. Dei produserte isotopen 239Np (halveringstid 2,4 dagar) ved å bombardera uran med sakte nøytron. Dette var det fyrste transuranstoffet som blei framstilt syntetisk.
mini|Glenn T. Seaborg og gruppa hans ved University of California at Berkeley syntetiserte Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No og element 106, som seinare blei kalla seaborgium til ære for han. Dei syntetiserte over hundre actinoideisotopar.
Transuranstoff opptrer ikkje i større mengder i naturen, og blir vanlegvis syntetiserte gjennom kjernereaksjonar utførte ved hjelp av kjernereaktorar. Til dømes blir uran-238 delvis konvertert til plutonium-239 under bestråling med reaktornøytron:
Denne syntesereaksjonen blei fyrst nytta av Fermi og medarbeidarane hans i utforminga deira av reaktorane ved Hanford Site, som produserte betydelege mengder plutonium-239 til kjernevåpena i Manhattan-prosjektet og kjernevåpenarsenalet til USA etter krigen.
Actinoid med dei høgaste massetala blir syntetiserte ved at ein bombarderer urani, plutonium, curium og californium med ion av nitrogen, oksygen, karbon, neon eller boron i ein partikkelakselerator. På dette viset blei nobelium framstilt ved at ein bombarderte uran-238 med neon-22 slik: _{92}^{238}U + _{10}^{22}Ne -> _{102}^{256}No + 4_0^1n.
Dei fyrste isotopane av transplutoniumstoff, americium-241 og curium-242, blei syntetiserte i 1944 av Glenn T. Seaborg, Ralph A. James og Albert Ghiorso. Curium-242 blei framstilt ved at ein bombarderte plutonium-239 med 32-MeV α-partiklar: _{94}^{239}Pu + _2^4He -> _{96}^{242}Cm + _0^1n.
Americium-241 og curium-242-isotopane blei også framstilte gjennom bestråling av plutonium i ein kjernereaktor. Det sistnemnde grunnstoffet fekk namn etter Marie Curie og ektemannen hennar Pierre, som er kjende for å ha oppdaga radium og for arbeidet sitt med radioaktivitet.Myasoedov, s. 8
Bombardering av curium-242 med α-partiklar gav ein isotop av californium 245Cf som resultat i 1950, og ein liknande prosedyre gav berkelium-243 frå americium-241 i 1949. Dei nye grunnstoffa fekk namn etter Berkeley i California, gjennom ein analogi med lantanoid-homologen sin terbium, som fekk namne etter Ytterby i Sverige.