NGUYÊN TỐ ACTINI

Actini là một nguyên tố hóa học phóng xa, có số nguyên tử là 89 và kí hiệu là Ac, được phát hiện năm 1899. Đây là nguyên tố phi nguyên thủy đầu tiên được cô lập. Poloni, ridi và radon được quan sát trước actini, nhưng mãi đến năm 1902 chúng mới được cô lập. Actini dùng để đặt tên cho nhóm actini, một nhóm gồm 15 nguyên tố tương tự giữa actini va lawrenci trong bảng tuần hoàn.
Actini là nguyên tố thuộc nhóm IIIB trong bảng hệ thống tuần hoàn.

I. Đơn chất
1. Lý tính
Actini là kim loại có màu trắng bạc, tương đối khó nóng chảy và khá giòn.
Actini dẫn điện và nhiệt tương đối kém.
Actini thuộc kim loại nặng.
Actini gần với kim loại đất hiếm nhẹ.
2. Hóa tính
Actini là kim loại rất hoạt động về mặt hóa học, trong nhiều hợp chất nó giống với Mg và Ca.
Khi để trong không khí Ac nhanh chống bị mờ đục do tạo thành lớp hiđroxit ở trên bề mặt.
Khi đun nóng, Ac tác dụng với đa số nguyên tố không kim loại: với oxi, hiđro, halogen, lưu huỳnh, nitơ, cacbon, silic, bo, tạo thành oxit Ac2O3, AcH3, AcX3, Ac2S3, Ac4C3, AcSi2, AcB6.
4Ac + 3O2 = 2Ac2O3
2Ac + 3F2 = 2AcF3 ( 1300-13500c)
Ac tác dụng chậm với nước:
2Ac + 6H2O = 2Ac(OH)3 ↓+ 3H2↑
Ac tan trong dung dịch axit thông thường giải phóng khí hiđro:
2Ac + HCl( loãng ) = 2AcCl + 3H2↑
Ac tan trong dung dịch HNO3 rất loãng:
8Ac + 30HNO3( rất loãng ) = 8Ac(HNO3)3 + 3N2O ↑+ 15H2O
3. Điều chế.
Actini được tách từ quặng uran.

Trong một tấn quặng uran có 0,06mg actini.
Quá trình tách actini từ quặng khá phức tạp: tuyển khoáng, chế hóa tinh quặng bằng các phương pháp hóa học khác nhau để được các sản phẩm trung gian rồi luyện actini từ những sản phẩm trung gian. Những sản phẩm trung gian đó thường là Ac­2O3, AcF3 và AcCl3. Người ta dùng canxi, magie hay kali khử các hợp chất đó ở nhiệt độ cao hay điện phân muối halogenua nóng chảy cùng với halogenua kim loại kiềm.
2AcF3 + 3Ca = 2Ac + 3CaF2
Ac2O3 + 3Mg = 2Ac + 3MgO
Actini được tạo nên khi bắn nơtron vào 226Ra ở trong lò phản ứng hạt nhân.

II. Hợp chất ứng với số oxi hóa quan trọng.
Hợp chất actini với chỉ một số, bao gồm AcF3, AcCl3, AcBr3, AcOF, AcOCl, AcOBr, Ac2S3, Ac2O3 và AcPO4. Ngoại trừ AcPO4, tất cả đều tương tự như các hợp chất tương ứng của lantan và actini có trạng thái oxi hóa +3. Đặc biệt, tất cả các hằng số mạng tinh thể tương ứng của lantan và các hợp chất của actini chỉ khác nhau vài phần trăm.
1. Oxit Ac2O3.
a. Tính chất
Oxit Ac2­O­3 là chất rắn màu trắng, rất khó nóng chảy.
Oxit Ac2­O­3 giống với CaO. Nó hấp thụ khí CO­2, hơi nước trong khí quyển tạo thành cacbonat, hiđroxit. Tác dụng của nó với nước phát nhiều nhiệt.
Ac2O3 + 3H2O = 2Ac(OH)3↓
b. Ứng dụng
Dùng làm chất xúc tác.
2. Hiđroxit Ac(OH)3.
Hiđroxit Ac(OH)3 là kết tủa nhầy màu trắng. Khi đun nóng hiđroxit này mất nước biến thành oxit.
2Ac(OH)3 Ac2O3 + H2O
Hiđroxit Ac(OH)3 được tạo nên khi dung dịch muối Ac3+ tác dụng với kiềm hay amoniac.
AcCl3 + 3NaOH = Ac(OH)3 ↓+ 3NaCl
3. Trihalogenua AcX3
Các trihalogenua đều là chất rắn màu trắng.
AcF3 có thể được sản xuất cả trong dung dịch hoặc trong phản ứng chất rắn. Phản ứng trước đây được thực hiện ở nhiệt độ phòng, bằng cách cho axit HF vào một dung dịch chức các ion actini. Trong phương pháp sau này, kim loại actini được xử lý bằng hơi HF ở 7000C trong một thiết bị mà tất cả đều là bạch kim. Xử lý AcF3 với NH3 ở 900- 10000C tạo ra AcOF. Trong khi LaOH dễ dàng thu được bằng cách cho LaF3 cháy trong không khí ở 8000C trong một giờ, xử lý các AcF3 tương tự thì sản phẩm không là AcOF và kết quả chỉ ở nhiệt độ nóng chảy của sản phẩm ban đầu.
AcF3 + 2 NH3 + H2O → AcOF + 2 NH4F
AcCl3 thu được bởi phản ứng AcH3 hoặc oxalat với hơi CCl4 ở nhiệt độ trên 9600C. Tương tự như AcOF, AcOCl có thể được tạo ra bằng cách thủy phân triclorua actini với NH3 ở 10000C. Tuy nhiên, trái ngược với các AcOF, AcOCl cũng có thể được tổng hợp bằng cách tạo ra một dung dịch của tricloru actini trong axit hydrocloric với amoniac.
Phản ứng của AlBr3 và actini oxit sản phẩm là tribromua actinium:
Ac2O3 + 2 AlBr3 → 2 AcBr3 + Al2O3
và xử lý nó với NH3 ở 5000C kết quả tạo ra oxybromide AcOBr.

4. Các muối của Ac3+.
Các muối sunfat và nitrat đều tan trong nước và khi kết tinh từ dung dịch đều ở dạng hiđrat. Các muối cacbonat và oxalat đều ít tan. Giống với nhôm, nguyên tố Ac tạo nên muối kép kiểu MAc(SO4)2, M2Ac(NO3)5, MAc(CO3)2 và MAc(C2O4)2 ( muối kép được viết ở dạng khan trong đó M là kim loại kiềm và NH4+). Sự tạo thành muối kép giải thích sự hòa tan muối cacbonat của kim loại Ac trong dung dịch bão hòa cacbonat kim loại kiềm hay amoni.
K2CO3 + Ac2(CO3)3 + 12H2O = K2CO3.Ac2(CO3)3.12H2O
5. Một số hợp chất khác.
Hydro actini thu được bằng cách giảm bớt trichloride actinium với kali ở 3000C, và cấu trúc của nó đã được suy ra bằng cách tương tự với các hydro LaH2 tương ứng. Các nguồn của hydro trong phản ứng này là không ổn định.
Trộn monosodium phosphate (NaH2PO4) với một dung dịch axit hydrocloric của actini sản phẩm thu được là actini phosphate hemihydrat màu trắng (AcPO4.0,5H20), và đun nóng oxalat actini với hơi hydro sulfur ở 14000C để một vài phút kết quả tạo ra actini sulfur màu đen Ac2S3.
III. Khả năng tạo phức đối với các số oxi hóa quan trọng.
Khả năng tạo phức của các kim loại nhóm IIIB giảm xuống từ Sc đến La theo chiều tăng dần của bán kính ion. Do đó khả năng tạo phức của kim loại Ac rất thấp gần như là không có.
IV. Ứng dụng.
Do sự khan hiếm của nó, giá và độ phóng xạ cao, actini hiện không có những ứng dụng quan trọng trong công nghiệp, tuy nhiên, khả năng ứng dụng đang được phát triển.
Nó phóng xạ gấp 150 lần so với radi, nên nó là một nguồn nơtron có giá trị tạo ra năng lượng.
225Ac được dùng trong y học để tạo ra 213Bi trong một máy phát điện có thể tái sử dụng hoặc dùng độc lập làm chất điều trị miễn dịch radio cho phép trị liệu Anpha. 225Ac được sản xuất nhân tạo đầu tiên bởi Viện nguyên tử siêu Urani ở Đức bằng xyclôtron và bởi tiến sĩ Graeme Melville ở Bệnh viện St George, Sydney bằng cách dùng máy gia tốc tuyến tính năm 2000.
227Ac có tính phóng xạ cao và vì thế được nghiên cứu để sử dụng như một yếu tố tích cực của máy phát nhiệt đồng vị phóng xạ, ví dụ như trong tàu vũ trụ. Các oxit của 227Ac nén với berili cũng là một nguồn nơtron hiệu quả với các hoạt động vượt quá tiêu chuẩn của cặp berili-americium và radium-berili. Trong tất cả những ứng dụng, 227Ac (một nguồn beta) chỉ là một nguyên bản mà tạo ra được anpha-phát xạ đồng vị khi phân rã nó. Berili bắt các hạt anpha và nơtron phát ra nhờ vào bộ phận lớn của nó chéo cho (n, α) phản ứng hạt nhân.

Các nguồn nơtron 227AcBe có thể áp dụng trong dò một nơtron- một thiết bị tiêu chuẩn để đo lượng nước hiện nay, cũng như độ ẩm / mật độ kiểm soát chất lượng trong xây dựng đường cao tốc. Cách dò này cũng được sử dụng trong việc khai thác gỗ và những ứng dụng, nơtron trong chụp X quang, chụp cắt lớp và nghiên cứu phóng xạ hóa học khác.
V. Phòng ngừa.
227Ac phóng xạ cực mạnh, và nó tạo ra phóng xạ ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Thí nghiệm với 227Ac được thực hiện tại một phòng thí nghiệm thiết kế đặc biệt được trang bị một hộp găng tay và che chắn bức xạ. Khi triclorua actini được tiêm vào tĩnh mạch chuột, khoảng 33% actini lắng đọng trong các xương và 50% trong gan. Độc tính của nó có thể so sánh được, nhưng hơi thấp hơn so với americium và plutonium.