Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Họ actini”

Nội dung được xóa Nội dung được thêm vào

Nội tuyến

Phiên bản lúc 01:07, ngày 25 tháng 11 năm 2022

Trong hóa học, họ Actini (tiếng Anh: actinide hoặc actinoid) hay nhóm Actini là nhóm gồm có 15 nguyên tố kim loại với số hiệu nguyên tử từ 89 tới 103, gồm các nguyên tố từ actini cho đến lawrenci. Tên của họ nguyên tố này cũng được lấy từ nguyên tố đầu tiên trong họ đó - actini, và nhóm này thường được kí hiệu là An khi nói về bất cứ nguyên tố nào thuộc họ actini.^[1]^[2]^[3]

Tất cả các nguyên tố trong họ Actini đều là nguyên tố f, do đa số đều chưa đủ electron ở lớp 5f - trừ nguyên tố lawrenci cuối cùng là nguyên tố d. Actini thi thoảng cũng được cho là nguyên tố d thay vì lawrenci, tuy nhiên điều này không được chấp nhận rộng rãi.^[4]Tương quan với họ Lanthan - cũng là một họ với đa số là nguyên tố f, các nguyên tố ở họ Actini có hóa trị đa dạng hơn, khi chúng đều có bán kính nguyên tử và bán kính ion lớn, thể hiện nhiều tính chất vật lý hơn bình thường. Trong khi mà actini và các nguyên tố sau americi của họ này có tính chất tương tự với họ Lanthan, các nguyên tố như thori, protactini, hay urani lại giống với các kim loại chuyển tiếp hơn, và neptuni cùng với plutoni không thiên về bên nào trong hai trường hợp trên.

Tất cả các nguyên tố thuộc họ này đều có tính phóng xạ và giải phóng năng lượng khi bị phân rã, với urani, thori và plutoni là những nguyên tố họ Actini dồi dào nhất trên Trái Đất - chúng được sử dụng trong các lò phản ứng hạt nhân và vũ khí hạt nhân. Urani và thori cũng là những nguyên tố đã từng được sử dụng nhiều trong lịch sử, và americi được sử dụng trong buồng ion ở những máy phát hiện khói hiện đại - một bộ phận quan trọng của công cụ báo cháy.

Trong tự nhiên, thori và urani xuất hiện với lượng tương đối đáng kể. Sự phân rã của urani cũng tạo ra actini và protactini - neptuni và plutoni cũng có thể được tạo ra từ các phản ứng bên trong quặng urani, còn các nguyên tố còn lại trong họ Actini đều là những nguyên tố tổng hợp.^[1]Các vụ thử vũ khí hạt nhân cũng đã ít nhất giải phóng ra môi trường sáu nguyên tố trong họ này, thường nặng hơn plutoni ra môi trường, một nghiên cứu từ năm 1952 với chủ đề bom H đã chỉ ra sự xuất hiện của americi, curium, californi, berkeli, einsteini và fermi.^[5]

Trong bảng tuần hoàn hóa học, các nguyên tố f thường được biểu diễn bằng hai hàng ở dưới phần bảng chính,^[1]trong một số phiên bản lại thường được đưa trực tiếp vào bảng.

Họ Actini

Actinium89Ac[227]

Thorium90Th23204

Protactinium91Pa23104

Mendelevium101Md[258]

Nobelium102No[259]

Lawrencium103Lr[266]

Đen=Rắn

Lục=Lỏng

Đỏ=Khí

Xám=Chưa xác định

Màu của số hiệu nguyên tử thể hiện trạng thái vật chất (ở 0 °C và 1 atm)

Nguyên thủy

Từ phân rã

Tổng hợp

Đường viền ô nguyên tố thể hiện sự hiện diện trong tự nhiên của nguyên tố

Tìm ra, định nghĩa và tổng hợp


Nguyên tố	Năm	Cách tổng hợp
Neptuni	1940	Bắn phá ²³⁸U bằng neutron
Plutoni	1941	Bắn phá ²³⁸U bằng deuteri
Americi	1944	Bắn phá ²³⁹Pu bằng neutron
Curi	1944	Bắn phá ²³⁹Pu bằng hạt alpha
Berkeli	1949	Bắn phá ²⁴¹Am bằng hạt alpha
Californi	1950	Bắn phá ²⁴²Cm bằng hạt alpha
Einsteini	1952	Là sản phẩm phụ của vụ nổ hạt nhân
Fermi	1952	Là sản phẩm phụ của vụ nổ hạt nhân
Mendelevi	1955	Bắn phá ²⁵³Es bằng hạt alpha
Nobeli	1965	Bắn phá ²⁴³Am bằng ¹⁵N hay ²³⁸U bằng ²²Ne
Lawrenci	1961 - 1971	Bắn phá ²⁵²Cf bằng ¹⁰B hoặc ¹¹B hay ²⁴³Am bằng ¹⁸O

Giống với các nguyên tố trong họ Lanthan, nhìn chung các nguyên tố trong họ Actini đều có tính chất tương tự với chúng. Có thể phân họ Actini ra thành hai nhóm gối lên nhau - các nguyên tố siêu urani là các nguyên tố đứng sau urani trong bảng tuần hoàn và các nguyên tố siêu plutoni, tương tự là các nguyên tố đứng sau plutoni. So sánh với họ Lanthan - khi mà ngoại trừ promethi thì các nguyên tố đều có thể tìm thấy trong tự nhiên - điều này là rất hiếm thấy với họ Actini khi mà đa số không có trong tự nhiên, chỉ có trong tự nhiên như thori hay urani với số lượng tương đối. Các nguyên tố dễ thấy nhất, chắc chắn là thori và urani, theo sau đó là plutoni, americi, actini, protactini, neptuni và curium^[6]

Sự xuất hiện của các nguyên tố siêu urani lần đầu tiên được đề xuất vào năm 1934 bởi Enrico Fermi trong thí nghiệm của ông.^[7]Tuy nhiên, mặc dù khi đó bốn nguyên tố trong họ Actini đã được biết đến, việc tính chất của chúng giống với các nguyên tố trong họ Lantan thì chưa được công nhận một cách rộng rãi. Người ta chỉ cho rằng nó là những nguyên tố bình thường trong chu kì 7, với thori, protactini và urani lần lượt tương ứng với hafni - tantal và wolfram, cho tới khi mà việc tổng hợp urani dần dần thay đổi quan điểm này. Năm 1944, một nghiên cứu đã chỉ ra rằng curium không thể có số oxi hóa cao hơn +4 (khi mà nguyên tố khi đó được cho là tương ứng với nó - platin ở chu kì 6 - có thể đạt tới số oxi hóa +6), từ đó khiến nhà hóa học Glenn Seaborg phát biểu giả thuyết họ Actini. Các nghiên cứu về những nguyên tố đã biết và những phát hiện mới về những nguyên tố siêu urani dần dần củng cố sự đúng đắn cảu giả thuyết này.^[8]^[9]

Khi đó, có hai phương pháp chính để điều chế các đồng vị của những nguyên tố siêu plutoni là (1) chiếu xạ các nguyên tố nhẹ với neutron và (2) chiếu xạ bằng các hạt tích điện được gia tốc. Phương pháp đầu tiên rất quan trọng trong thực tiễn, khi mà việc chiếu xạ bằng neutron trong các lò phản ứng hạt nhân cho phép sản xuất một số lượng lớn các nguyên tố tổng hợp trong họ, tuy nhiên lại bị giới hạn khi chỉ sử dụng với các nguyên tố nhẹ. Lợi thế của phương pháp thứ hai là các nguyên tố nặng hơn plutoni - hoặc là các đồng vị khuyết neutron có thể được tổng hợp - điều mà phương pháp thứ nhất không thể.^[10]

Trong những năm 1962 - 1966, các nhà khoa học ở Mỹ đã thử tổng hợp đồng vị của những nguyên tố siêu plutoni bằng cách sử dụng chuỗi sáu thử nghiệm hạt nhân dưới lòng đất. Những mẩu đất đá nhỏ trong khu vực nổ được lấy ra ngay lập tức để phân tích thành phần hóa học của chúng, tuy nhiên không có đồng vị nào với số khối trên 257 được tìm thấy, dù đã có những dự đoán khi đó rằng đồng vị này có chu kỳ bán rã với phân rã alpha dài. Lý do cho việc này là do sự phân hạch tự phát của những nguyên tố với tốc độ quá lớn, ví dụ như phát xạ neutron và phản ứng phân hạch.^[11]

Từ actini đến urani

Urani và thori là những nguyên tố đầu tiên trong họ Actini được phát hiện - với urani vào năm 1789 do nhà hóa học người Đức Martin Heinrich Klaproth tìm thấy trong quặng uraninit. Ông đặt tên urani cho nguyên tố này dựa trên tên tiếng Anh của Thiên Vương tinh - Uranus,^[12] hành tinh được phát hiện 8 năm trước đó. Klaproth đã phân lập thành công một hỗn hợp màu vàng (giống với natri diuranat) bằng cách phân hủy quặng uraninit trong acid nitric và xử lý sản phẩm sau phản ứng bằng xút. Sau đó, ông cô đặc hỗn hợp màu vàng vừa thu được với than củi, sau đó chiết xuất một sản phẩm màu đen mà ông đã nhầm tưởng rằng đó không là kim loại.^[13]Sáu mươi năm sau, nhà khoa học người Pháp Eugène-Melchior Péligot đã khẳng định sản phẩm ông thu được là một oxit của urani. Ông cũng đã thành công tổng hợp được một mẫu của kim loại urani bằng việc đốt nóng urani(IV) chloride với kali.^[14]Ông cũng đã tính toán số khối của urani khi đó là 120, tuy nhiên sau này vào năm 1872, Dmitri Ivanovich Mendeleev đã đính chính nó thành 240 khi sử dụng các định luật biến đổi tuần hoàn, giá trị này được xác nhận bằng thực nghiệm vào năm 1882 với K. Zimmerman.^[15]^[16]

Oxit của thori cũng đã được tìm ra bởi Friedrich Wöhler trong quặng khoáng thoranit được tìm thấy ở Na Uy vào năm 1827.^[17]Jöns Jacob Berzelius đã định nghĩa và đưa ra nhiều tính chất liên quan tới nó vào năm 1828. Bằng việc cho thori(IV) chloride tác dụng với kali, ông đã thành công điều chế ra được kim loại này và đặt tên nó là thori - dựa trên tên của nhân vật trong thần thoại Hy Lạp - Zeus.^[18]^[19]

Actini được khám phá vào năm 1899 bởi André-Louis Debierne, một trợ lý của Marie Curie, trong phần dư của quặng uraninit sau khi đã chiết xuất hết radi và plutoni. Ông đã miêu tả tính chất của nó (vào năm 1899) giống với titani^[20] và (vào năm 1900 là) giống với thori^[21]. Tuy nhiên, sự khám phá này của Debierne đã bị thách thức vào năm 1971^[22] và năm 2000^[23], khi cho rằng phát hiện của ông vào năm 1904 đã mâu thuẫn với chính các công trình của ông vào năm 1899 - 1900. Tuy nhiên, quan điểm này lấy nền tảng từ công trình năm 1902 của Friedrich Oskar Giesel - người đã phát hiện ra một nguyên tố phóng xạ và đặt tên cho nó là emanium - có các tính chất giống với lanthan. Cái tên actinium - tên của nguyên tố này trong tiếng Anh lấy từ tiếng Hy Lạp cổ đại với nghĩa tia. Kim loại này không được tìm ra bằng sự phóng xạ của chính bản thân nó, mà là sự phóng xạ của những sản phẩm con của nó.^[24]^[25]Do sự tương đồng với actini, lanthan và các nguyên tố tương tự, actini nguyên chất chỉ có thể được điều chế từ năm 1950 - tuy nhiên khái niệm về họ Actini đã được giới thiệu lần đầu tiên bởi Victor Goldschmidt vào năm 1937.^[26]^[27]

Protactini đã được phân lập thành công vào năm 1900 bởi William Crookes.^[28]Nó lần đầu tiên được định nghĩa vào năm 1913, khi mà Kasimir Fajans và Oswald Helmuth Gohring nhận ra nguyên tố ^234mPa có chu kì bán rã rất ngắn (1,17 phút) trong khi nghiên cứu về ²³⁸U. Họ đã đặt tên cho nguyên tố này là brevium (nguyên gốc từ tiếng La Tinh brevis với ý nghĩa ngắn gọn), sau này được đổi thành protactini (từ tiếng Hy Lạp của hai từ

Tham khảo

^ ^a ^b ^c Gray, Theodore W. (2009). The elements : a visual exploration of every known atom in the universe. Nick Mann. New York: Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2. OCLC 428777447.
^ “actinoid element | chemical element group | Britannica”. www.britannica.com (bằng tiếng Anh). Truy cập ngày 24 tháng 11 năm 2022.
^ Nomenclature of inorganic chemistry. IUPAC recommendations 2005. N. G. Connelly, Royal Society of Chemistry, International Union of Pure and Applied Chemistry. Cambridge: Royal Society of Chemistry. 2005. ISBN 978-0-85404-438-2. OCLC 60838140.Quản lý CS1: khác (liên kết)
^ Scerri, Eric (18 January 2021). "Provisional Report on Discussions on Group 3 of the Periodic Table". Chemistry International. 43 (1): 31–34. doi:10.1515/ci-2021-0115. S2CID 231694898.
^ Fields, P. R.; Studier, M. H.; Diamond, H.; Mech, J. F.; Inghram, M. G.; Pyle, G. L.; Stevens, C. M.; Fried, S.; Manning, W. M. (1 tháng 4 năm 1956). “Transplutonium Elements in Thermonuclear Test Debris”. Physical Review. 102 (1): 180–182. doi:10.1103/PhysRev.102.180.
^ Myasoedov, p. 7
^ Mehra, Jagdish (1982-2001]). The historical development of quantum theory. Helmut Rechenberg. New York. ISBN 0-387-90642-8. OCLC 7944997. Kiểm tra giá trị ngày tháng trong: |date= (trợ giúp)
^ Seaborg, Glenn T. (1994), “Chapter 118 Origin of the actinide concept”, Lanthanides/Actinides: Chemistry, Elsevier, tr. 1–27, truy cập ngày 24 tháng 11 năm 2022
^ Wallmann, J. C. (1 tháng 11 năm 1958). “THE FIRST ISOLATIONS OF THE TRANSURANIUM ELEMENTS -AN HISTORICAL SURVEY” (bằng tiếng Anh). Chú thích journal cần |journal= (trợ giúp)
^ Myasoedov, B. F. (tháng 7 năm 2012). “Erratum: "Hevesy Metal Awarded to Academician B.F. Myasoedov"”. Radiochemistry. 54 (4): 417–417. doi:10.1134/s1066362212040194. ISSN 1066-3622.
^ Russia., National Research Council (U.S.). Committee on the Scientific Aspects of an International Spent Nuclear Fuel Storage Facility in (2005). An international spent nuclear fuel storage facility : exploring a Russian site as a prototype : proceedings of an international workshop. National Academies Press. ISBN 978-0-309-55154-0. OCLC 70143329.
^ Meredith, George, “1250. To Frederick Greenwood”, The Letters of George Meredith, Vol. 2, Oxford University Press, truy cập ngày 24 tháng 11 năm 2022
^ Chemische Annalen für die Freunde der Naturlehre, Aerznengelartheit, Haushaltungskunde und Manufakturen (bằng tiếng Đức). Lorenz Von Crell. 1789.
^ “Annales de chimie et de physique”, Wikipedia (bằng tiếng Anh), 15 tháng 11 năm 2022, truy cập ngày 25 tháng 11 năm 2022
^ The chemistry of the actinide and transactinide elements. Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, J. Fuger, Joseph J. Katz (ấn bản 3). Dordrecht: Springer. 2006. ISBN 978-1-4020-3598-2. OCLC 262685616. |ấn bản= có văn bản dư (trợ giúp)Quản lý CS1: khác (liên kết)
^ Fehrmann, A. (tháng 7 năm 1882). “Darstellung von Bleisuperoxyd”. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 15 (2): 1882–1883. doi:10.1002/cber.18820150297. ISSN 0365-9496.
^ Davis, J. M.; Golub, L.; Kreiger, A. S. (tháng 6 năm 1977). “Solar cycle variation of magnetic flux emergence”. The Astrophysical Journal. 214: L141. doi:10.1086/182461. ISSN 0004-637X.
^ Spindler, Paul (de Chemnitz) Auteur du texte; Meyer, Georg (1857-1950) Auteur du texte; Meerburg, Jacob Hendrik Auteur du texte (1829). “Annalen der Physik”. Gallica (bằng tiếng Pháp). Truy cập ngày 25 tháng 11 năm 2022.
^ http://ia800507.us.archive.org/30/items/kungligasvenska1182kung_2/kungligasvenska1182kung_2.pdf
^ texte, Académie des sciences (France) Auteur du (1 tháng 7 năm 1899). “Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences / publiés... par MM. les secrétaires perpétuels”. Gallica (bằng tiếng Pháp). Truy cập ngày 25 tháng 11 năm 2022.
^ texte, Académie des sciences (France) Auteur du (1 tháng 1 năm 1900). “Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences / publiés... par MM. les secrétaires perpétuels”. Gallica (bằng tiếng Pháp). Truy cập ngày 25 tháng 11 năm 2022.
^ Kirby, H. W. (1 tháng 10 năm 1971). “The Discovery of Actinium”. Isis. 62 (3): 290–308. doi:10.1086/350760. ISSN 0021-1753.
^ Adloff, J. P. (1 tháng 3 năm 2000). “The centenary of a controversial discovery: actinium”. Radiochimica Acta (bằng tiếng Anh). 88 (3–4): 123–128. doi:10.1524/ract.2000.88.3-4.123. ISSN 2193-3405.
^ Golub, Gene; Ortega, James M. (1993), “Continuous Problems Solved Discretely”, Scientific Computing, Elsevier, tr. 137–213, truy cập ngày 25 tháng 11 năm 2022
^ Myasoedov, B.F.; Karalova, Z.K.; Nekrasova, V.V.; Rodionova, L.M. (tháng 1 năm 1980). “Extraction of actinides and lanthanides from alkaline solutions by quaternary ammonium bases and alkylpyrocatechols”. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 42 (10): 1495–1499. doi:10.1016/0022-1902(80)80119-9. ISSN 0022-1902.
^ Hakala, Reino W. (1 tháng 11 năm 1952). “Letters”. Journal of Chemical Education. 29: 581. doi:10.1021/ed029p581.2. ISSN 0021-9584.
^ KAUFFMAN, GEORGE B. (1 tháng 11 năm 1997). “Victor Moritz Goldschmidt (1888–1947): A Tribute to the Founder of Modern Geochemistry on the Fiftieth Anniversary of His Death”. The Chemical Educator (bằng tiếng Anh). 2 (5): 1–26. doi:10.1007/s00897970143a. ISSN 1430-4171.
^ Emsley, John (2001). Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press. ISBN 0-19-850341-5. OCLC 46984609.

Bài viết liên quan đến hóa học này vẫn còn sơ khai. Bạn có thể giúp Wikipedia mở rộng nội dung để bài được hoàn chỉnh hơn.

Bảng tuần hoàn

Nhóm →

1A

2A

3B

4B

5B

6B

7B

8B

1B

2B

3A

4A

5A

6A

7A

8A

↓ Chu kỳ

1

1
H

2
He

2

3
Li

4
Be

5
B

6
C

7
N

8
O

9
F

10
Ne

3

11
Na

12
Mg

13
Al

14
Si

15
P

16
S

17
Cl

18
Ar

4

19
K

20
Ca

21
Sc

22
Ti

23
V

24
Cr

25
Mn

26
Fe

27
Co

28
Ni

29
Cu

30
Zn

31
Ga

32
Ge

33
As

34
Se

35
Br

36
Kr

5

37
Rb

38
Sr

39
Y

40
Zr

41
Nb

42
Mo

43
Tc

44
Ru

45
Rh

46
Pd

47
Ag

48
Cd

49
In

50
Sn

51
Sb

52
Te

53
I

54
Xe

6

55
Cs

56
Ba

*

72
Hf

73
Ta

74
W

75
Re

76
Os

77
Ir

78
Pt

79
Au

80
Hg

81
Tl

82
Pb

83
Bi

84
Po

85
At

86
Rn

7

87
Fr

88
Ra

**

104
Rf

105
Db

106
Sg

107
Bh

108
Hs

109
Mt

110
Ds

111
Rg

112
Cn

113
Nh

114
Fl

115
Mc

116
Lv

117
Ts

118
Og

* Họ Lanthan

57
La

58
Ce

59
Pr

60
Nd

61
Pm

62
Sm

63
Eu

64
Gd

65
Tb

66
Dy

67
Ho

68
Er

69
Tm

70
Yb

71
Lu

** Họ Actini

89
Ac

90
Th

91
Pa

92
U

93
Np

94
Pu

95
Am

96
Cm

97
Bk

98
Cf

99
Es

100
Fm

101
Md

102
No

103
Lr