Aktinid

Aktinid

Actinoide [-noˈiːdə] („Actiniumähnliche“; griech.: Endung -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

Inhaltsverzeichnis

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.

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[3][4] 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[5]
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 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.[6]

Dreiwertige Chloride der Actinoide[5]
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
Raumgruppe P6_3/m \;
Koordinationszahlen An[9], Cl[3]
Gitterkonstanten[6] a = 745,2 pm
c = 432,8 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

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. ↑ Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 1956; ISBN 978-3-11-017770-1.
  4. ↑ dtv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 224.
  5. ↑ a b Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com entnommen.
  6. ↑ 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

  • Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 1948–1976; ISBN 978-3-11-017770-1.
  • James E. Huheey: Anorganische Chemie, de Gruyter, Berlin 1988, S. 873–900; ISBN 3-11-008163-6.
  • Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, S. 1601–1641; ISBN 3-527-26169-9.
  • Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1.
  • dtv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 222–229.
Gruppen des Periodensystems

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Lanthanoide | Actinoide

 
Serien des Periodensystems

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