Actinoide

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Actinoide [-noˈiːdə] („Actiniumähnliche“; griech.: Endung -οειδής (-oeides) „ähnlich“) ist eine Gruppenbezeichnung ähnlicher Elemente. Zugerechnet werden ihr das Actinium und die 14 im Periodensystem folgenden Elemente: Thorium, Protactinium, Uran und die Transurane Neptunium, Plutonium, Americium, Curium, Berkelium, Californium, Einsteinium, Fermium, Mendelevium, Nobelium und Lawrencium. Im Sinne des Begriffs gehört Actinium nicht zu den Actiniumähnlichen. Hier folgt die Nomenklatur der IUPAC aber dem praktischen Gebrauch. Die frühere Bezeichnung Actinide entspricht nicht dem Vorschlag der Nomenklaturkommission, da nach diesem die Endung „-id“ für binäre Verbindungen wie z. B. Chloride reserviert ist; die Bezeichnung ist aber weiterhin erlaubt.^[1][2] Alle Actinoide sind Metalle und werden auch als Elemente der Actiniumreihe bezeichnet.

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

Eigenschaften

Alle Actinoide sind radioaktiv und gehören zu den Metallen. Einige sind in feinverteiltem Zustand pyrophor. Alle Actinoide bilden dreifach geladene Ionen, sie werden wie das Actinium als Untergruppe der 3. Nebengruppe aufgefasst.

Die Actinoide gehören wie die Lanthanoide zu den inneren Übergangselementen oder f-Block-Elementen, da in diesen Reihen die f-Unterschalen mit Elektronen aufgefüllt werden.

Die "leichteren" Actinoide (Thorium bis Americium) kommen in einer größeren Anzahl von Oxidationszahlen vor als die entsprechenden Lanthanoide.^[3]

Begriffliche Abgrenzung

• Die Transurane sind die Elemente mit einer höheren Ordnungszahl als Uran, d.h. die Actinoide beginnend mit Neptunium (93) sind auch Transurane.
• Als Transactinoide bezeichnet man die Elemente mit Ordnungszahlen ab 104 (Rutherfordium). Sie folgen im Periodensystem auf die Actinoide. Alle Transactinoide sind auch gleichzeitig Transurane, da sie Ordnungszahlen größer als die des Urans haben.

Verbindungen

Farben der Actinoid-Ionen in wässriger Lösung

Oxidationszahl[4][5]

89

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

+3

Ac3+ farblos

(Th3+) tiefblau

(Pa3+) blauschwarz

U3+ purpurrot

Np3+ purpurviolett

Pu3+ tiefblau

Am3+ gelbrosa

Cm3+ farblos

Bk3+ gelbgrün

Cf3+ grün

Es3+ blassrosa

Fm3+

Md3+

No3+

Lr3+

+4

Th4+ farblos

Pa4+ blassgelb

U4+ smaragdgrün

Np4+ gelbgrün

Pu4+ orangebraun

Am4+ gelbrot

Cm4+ blassgelb

Bk4+ beige

Cf4+ grün

+5

PaO2+ farblos

UO2+ blasslila

NpO2+ grün

PuO2+ rotviolett

AmO2+ gelb

+6

UO22+ gelb

NpO22+ rosarot

PuO22+ rosagelb

AmO22+ zitronengelb

+7

NpO23+ tiefgrün

PuO23+ blaugrün

(AmO65-) dunkelgrün

Oxide

Die vierwertigen Oxide der Actinoide kristallisieren im kubischen Kristallsystem; der Strukturtyp ist der CaF₂-Typ (Fluorit) mit der Raumgruppe $Fm \bar3 m$ und den Koordinationszahlen An[8], O[4].

Dioxide der Actinoide[6]
Name	Thoriumdioxid	Protactinium(IV)-oxid	Uran(IV)-oxid	Neptunium(IV)-oxid	Plutonium(IV)-oxid	Americium(IV)-oxid	Curium(IV)-oxid	Berkelium(IV)-oxid	Californium(IV)-oxid
CAS-Nummer	1314-20-1	12036-03-2	1344-57-6	12035-79-9	12059-95-9	12005-67-3	12016-67-0	12010-84-3	12015-10-0
PubChem	14808		10916
Summenformel	ThO2	PaO2	UO2	NpO2	PuO2	AmO2	CmO2	BkO2	CfO2
Molare Masse	264,04 g·mol−1	263,035 g·mol−1	270,03 g·mol−1	269,047 g·mol−1	276,063 g·mol−1	275,06 g·mol−1	je nach Isotop: 270–284 g·mol−1	279,069 g·mol−1	283,078 g·mol−1
Schmelzpunkt	3390 °C		2878 °C	2600 °C	2400 °C	1000 °C (Zers.)	380 °C (Zers.)
Siedepunkt	4400 °C				2800 °C
Strukturformel	__ An4+     __ O2−
Raumgruppe	$Fm \bar3 m$
Koordinationszahlen	An[8], O[4]
Gitterkonstanten				543 pm	540 pm		536 pm	533 pm	531 pm

Halogenide

Die dreiwertigen Chloride der Actinoide kristallisieren im hexagonalen Kristallsystem. Die Struktur des Uran(III)-chlorids ist die Leitstruktur für eine Reihe weiterer Verbindungen. In dieser werden die Metallatome von je neun Chloratomen umgeben. Als Koordinationspolyeder ergibt sich dabei ein dreifach überkapptes, trigonales Prisma, wie es auch bei den späteren Actinoiden und den Lanthanoiden häufig anzutreffen ist. Es kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem in der Raumgruppe $P6_3/m \;$ und zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.^[7]

Dreiwertige Chloride der Actinoide[6]
Name	Uran(III)-chlorid	Neptunium(III)-chlorid	Plutonium(III)-chlorid	Americium(III)-chlorid	Curium(III)-chlorid	Berkelium(III)-chlorid	Californium(III)-chlorid
CAS-Nummer	10025-93-1	20737-06-8	13569-62-5	13464-46-5	13537-20-7	13536-46-4	13536-90-8
PubChem	167444
Summenformel	UCl3	NpCl3	PuCl3	AmCl3	CmCl3	BkCl3	CfCl3
Molare Masse	344,387 g·mol−1	343,406 g·mol−1	350,32 g·mol−1	349,42 g·mol−1	je nach Isotop: 344–358 g·mol−1	353,428 g·mol−1	357,438 g·mol−1
Schmelzpunkt	837 °C	800 °C	767 °C	715 °C	695 °C	603 °C	545 °C
Siedepunkt	1657 °C		1767 °C	850 °C
Strukturformel	__ An3+     __ Cl−
Raumgruppe	$P6_3/m \;$
Koordinationszahlen	An[9], Cl[3]
Gitterkonstanten[7]	a = 745,2 pm c = 432,8 pm	a = 740,5 pm c = 427,3 pm	a = 739,4 pm c = 424,3 pm	a = 738,2 pm c = 421,4 pm	a = 726 pm c = 414 pm	a = 738,2 pm c = 412,7 pm	a = 738 pm c = 409 pm

Siehe auch

• Lanthanoide

Einzelnachweise

1. ↑ Wolfgang Liebscher, Ekkehard Fluck: Die systematische Nomenklatur der anorganischen Chemie. Springer, Berlin 1999, ISBN 3-540-63097-X.
2. ↑ Neil G. Connelly (Red.): Nomenclature of inorganic chemistry – IUPAC recommendations 2005. Royal Society of Chemistry, Cambridge 2005, ISBN 0-85404-438-8.
3. ↑ Guttmann/Hengge, Anorganische Chemie, VCH, Weinheim, New York, Basel, Cambridge 1990
4. ↑ Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 1956; ISBN 978-3-11-017770-1.
5. ↑ dtv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 224.
6. ↑ ^{a b} Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com entnommen.
7. ↑ ^{a b} Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements: Bd. 3, 2006, Springer, ISBN 1-4020-3555-1.

Literatur

• Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1:
  • Harold W. Kirby, Lester R. Morss: Actinium, S. 18–51; doi:10.1007/1-4020-3598-5_2.
  • Mathias S. Wickleder, Blandine Fourest, Peter K. Dorhout: Thorium, S. 52–160; doi:10.1007/1-4020-3598-5_3.
  • Boris F. Myasoedov, Harold W. Kirby, Ivan G. Tananaev: Protactinium, S. 161–252; doi:10.1007/1-4020-3598-5_4.
  • Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium, S. 253–698; doi:10.1007/1-4020-3598-5_5.
  • Zenko Yoshida, Stephen G. Johnson, Takaumi Kimura, John R. Krsul: Neptunium, S. 699–812; doi:10.1007/1-4020-3598-5_6.
  • David L. Clark, Siegfried S. Hecker, Gordon D. Jarvinen, Mary P. Neu: Plutonium, S. 813–1264; doi:10.1007/1-4020-3598-5_7.
  • Wolfgang H. Runde, Wallace W. Schulz: Americium, S. 1265–1395; doi:10.1007/1-4020-3598-5_8.
  • Gregg J. Lumetta, Major C. Thompson, Robert A. Penneman, P. Gary Eller: Curium, S. 1397–1443; doi:10.1007/1-4020-3598-5_9.
  • David E. Hobart, Joseph R. Peterson: Berkelium, S. 1444–1498; doi:10.1007/1-4020-3598-5_10.
  • Richard G. Haire: Californium, S. 1499–1576; doi:10.1007/1-4020-3598-5_11.
  • Richard G. Haire: Einsteinium, S. 1577–1620; doi:10.1007/1-4020-3598-5_12.
  • Robert J. Silva: Fermium, Mendelevium, Nobelium, and Lawrencium, S. 1621–1651; doi:10.1007/1-4020-3598-5_13.
• Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1948–1976.
• James E. Huheey: Anorganische Chemie, de Gruyter, Berlin 1988, ISBN 3-11-008163-6, S. 873–900.
• Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, ISBN 3-527-26169-9, S. 1601–1641.
• dtv-Atlas zur Chemie, Teil 1, 1981, S. 222–229.

Gruppen des Periodensystems

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