Actinoid

Actinoid avmerka i den periodiske tabellen (vid versjon).

Californium

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. 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 transuranstoff

Stoff	År	Metode
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 11B og 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.

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.

Frå actinium til uran

Enrico Fermi la fram hypotesen om transuranske grunnstoff i 1934.

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.

Thoriumoksid blei oppdaga av Friedrich Wöhler i mineralet thorianitt, som var blitt funne i Noreg i 1827. 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. 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 ακτίς, ακτίνος (aktis, aktinos), som tyder stråle. Dette metallet blei oppdaga ikkje gjennom si eiga stråling, men frå strålinga til dei avleidde produkta sine. 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.

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.

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:

${\ce {{^{238}_{92}U}+{}_{0}^{1}n->{}_{92}^{239}U->[\beta ^{-}][23.5\ {\ce {min}}]{}_{93}^{239}Np->[\beta ^{-}][2.3\ {\ce {dagar}}]{}_{94}^{239}Pu}}\left({\ce {->[\alpha ][2.4\cdot 10^{4}\ {\ce {{\overset {\circ }{a}}r}}]}}\right){\ce {^{235}_{92}U}}$

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:

${\ce {_{92}^{238}U + _{10}^{22}Ne -> _{102}^{256}No + 4_0^1n}}$.

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:

${\ce {_{94}^{239}Pu + _2^4He -> _{96}^{242}Cm + _0^1n}}$.

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.

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.

I 1945 oppnådde B.B. Cunningham den fyrste testbare kjemiske sambindinga av eit transplutoniumstoff, americiumhydroksid. Dei neste åra blei det samla opp milligram-mengder av americium og mikrogram-mengder av curium som gjorde at ein kunne framstilla isotopar av berkelium og californium. Monalege mengder av desse stoffa blei framstilte i 1958, og den fyrste californium-sambindinga (0,3 μg av CfOCl) blei framstilt i 1960 av B.B. Cunningham og J.C. Wallmann.

Einsteinium og fermium blei identifiserte i 1952–1953 i det radioaktive nedfallet frå prøvesprenginga «Ivy Mike» (1. november 1952), den fyrste suksessrike sprenginga av ei hydrogenbombe. Uran-238 blei utsett for ein stor nøytronfluks som resultat av eksplosjonen og danna tunge uranisotopar, som gjekk gjennom ein serie betadesintegrasjonar til nuklidar som einsteinium-253 og fermium-255. Oppdaginga av nye grunnstoff og dei nye dataa om nøytronfangst blei opphavleg haldne hemmelege på ordre frå det amerikanske militæret fram til 1955 på grunn av spenningar under den kalde krigen. Berkeley-gruppe klarte likevel å framstilla einsteinium og fermium med sivile metodar, gjennom nøytronbombardering av plutonium-239, og publiserte arbeide sitt i 1954 med ein merknad om at dette ikkje var dei fyrste studia som var blitt gjort av desse grunnstoffa. The "Ivy Mike" studies were declassified and published in 1955. Dei fyrste skikkelege (submikrogram) mengdene av einsteinium blei framstilte i 1961 av Cunningham og medarbeidarar, men dette er framleis ikkje blitt gjort for fermium.

Den fyrste isotopen av mendelevium, ²⁵⁶Md (halveringstid 87 min), blei syntetisert av Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, Gregory Robert Choppin, Bernard G. Harvey og Stanley Gerald Thompson då dei bombarderte eit mål av ²⁵³Es med alfapartiklar i 60-tommars-syklotronen til Berkeley Radiation Laboratory. Dette var den fyrste isotopen av noko grunnstoff som var blitt syntetisert med eit atom om gongen.

Det blei gjort fleire forsøk på å oppnå isotopar av nobelium av svenske (1957) og amerikanske (1958) grupper, men det fyrste pålitelege resultat var syntesen av ²⁵⁶No av den russiske gruppa til Georgij Fljorov i 1965, noko IUPAC anerkjende i 1992. I eksperimenta sin bombarderte Fljorov et al. uran-238 med neon-22.

I 1961 oppnådde Ghiorso et al. den fyrste isotopen av lawrencium gjennom å bestråla californium (for det meste californium-252) med boron-10- og boron-11-ion. Massetalet til denne isotopen (kanskje 258 eller 259) blei ikkje klart fastslått i samband med forsøket. I 1965 blei ²⁵⁶Lr syntetisert av Fljorov et al. frå ²⁴³Am og ¹⁸O. IUPAC har anerkjend kjernefysikkgruppene i Dubna og Berkeley som medoppdagarar av lawrencium.

Utbreiing i naturen

Uranmalm.

Thorium og uran er dei mest utbreidde actinoida i naturen med massekonsentrasjonar på høvesvis 16 ppm og 4 ppm. Uran finst for det meste i jordskorpa som ei blanding av oksida sine i mineralet uraninitt, som også er kjent som bekblende på grunn av den svarte fargen sin. Det finst fleire dusin andre uranmineral som carnotitt (KUO₂VO₄·3H₂O) og autunitt (Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·nH₂O). Den isotopiske samansetjinga av naturleg uran er ²³⁸U (relativ utbreiing 99,2742 %), ²³⁵U (0,7204 %) og ²³⁴U (0,0054 %); av desse har ²³⁸U den største halveringstida på 4,51×10⁹ år. Produksjonen av uran på verdsbasis i 2009 var 50,572 tonn, med 27,3 % vunne ut i Kasakhstan. Andre viktige uranproduserande land er Canada (20,1 %), Australia (15,7 %), Namibia (9,1 %), Russland (7,0 %) og Niger (6,4 %).

Innhald av plutonium i uran- og thoriummalm<

Malm	Stad	Uran- innhald, %	Masseforhold 239Pu/malm	Forhold 239Pu/U (×10-12)
Uraninitt	Canada	13.5	9.1×10-12	7.1
Uraninitt	Congo	38	4.8×10-12	12
Uraninitt	Colorado, US	50	3.8×10-12	7.7
Monazitt	Brazil	0.24	2.1×10-14	8.3
Monazitt	North Carolina, US	1.64	5.9×10-14	3.6
Fergusonitt	-	0.25	<1×10-14	<4
Carnotitt	-	10	<4×10-14	<0.4

Dei mest utbreidde thoriumminerala er thorianitt (ThO2), thoritt (ThSiO4) og monazitt, ((Th,Ca,Ce)PO4). Dei fleste thoriummineralar inneheld uran og motsett; og alle har monalege delar lantanoid. Det finst rike førekomstar av thoriummineral i USA (440 000 tonn), Australia og India (~300 000 tonn kvar) og Canada (~100 000 tonn).

Utbreiinga av actinium i jordskorpa er berre rundt 5×10^-15 %. Actinium finst for det meste i uran-haldig mineral, men også i andre, der det finst i mykje mindre mengder. Actinium-innhaldet i dei fleste naturlege materiale svarer til den isotopiske jamvekta til foreldreisotopen ²³⁵U. Protactinium er meir utbreidd (10⁻¹² %) i jordskorpa enn actinium. Det blei oppdaga i uranmalm i 1913 av Fajans og Göhring. Som actinium følgjer utbreiinga av protactinium den til ²³⁵U.

Halveringstida til dei lengstlevande isotopane til neptunium, ²³⁷Np, er neglisjerbar samanlikna med alderen til jorda. Neptunium finst i naturen i neglisjerbare mengder danna som mellomliggjande nedbrytingsprodukt av andre isotopar. Det blei fyrst funne spor av plutonium i uranmineral i 1942. Ein kunne ikkje finna plutonium i prøvar tekne frå månen. Sidan det er så sjeldan i naturen blir plutonium for det meste framstilt syntetisk.

Eigenskapar

Fysiske eigenskapar

Viktige krystallstrukturar hjå nokre actinoid vs. temperatur

Metall- og ioneradiusane til actinoid.

Actinoid har mellom 89 og 103 proton og vanlegvis 117−159 nøytron

Actinoid er typiske metall. Alle er mjuke og sølvfarga, men oksiderer og blir mørke i luft, relativt høg tettleik og plastisitet. Nokre av dei kan skjerast med kniv. Den elektriske motstanden deira varierer mellom 15 og 150 μΩ·cm. Hardleiken til thorium likna den til mjukt stål, så oppvarma reint thorium kan rullast til plater og trekkast ut til tråd. Thorium er nær halvparten så tett som urani og plutonium, men er hardare enn begge. Alle actinoid er radioaktive, paramagnetiske, og bortsett frå actinium har dei fleire krystallinske fasar: plutonium har sju og uran, neptunium og californium har tre. Krystallstrukturane til protactinium, uran, neptunium og plutonium har ikkje klare analogar blant lantanoidane og er meir like 3d-transisjonmetalla.

Alle actinoid er pyroforiske, særleg i findelt form, det vil seia at dei spontant tek fyr når dei reagererer med luft ved romtemperatur. Smeltepunkta til actinoid har ikkje klare samband med talet på f-elektron. Dei uvanleg låge smeltepunkta til neptunium og plutonium (~640 °C) kan forklarast av hybridisering av 5f- og 6d-orbitalar og danninga av retningsbindingar i desse metalla.

Kjemiske eigenskapar

Som lantanoid er alle actinoid svært reaktive med halogen og kalkogen; men actinoid reagerer lettare. Actinoid, særleg dei med små tal 5f-eleckron, kan lett gå gjennom hybridisering. Dette kan forklarast av likskapen mellom elektronenergien til 5f, 7s og 6d-skjela. Dei fleste actinoida syner ein større vatiasjon av valensnivå, dei mest stabile er +6 for uran, +5 for protactinium and neptunium, +4 for thorium og plutonium og +3 for actinium og andre actinoid.

Actinium er kjemisk ganske likt lantan, som kan forklarast av dei liknande ioneradiusane og elektronstrukturane deira. Som lantan har actinium nesten alltid eit oksidasjonsnivå på +3 i samnbindingar, men det er mindres reaktivt og har meir tydelege basiske eigenskapar. Blant andre trivalente actinoid er Ac³⁺ minst surt, dvs. at det har den veikeste tendensen til å hydrolysera i vassløysingar.

Bruk

Inni ein røykvarslar som innheld americium-241.

Medan actinoid har nokre etablerte bruksområde i dagleglivet, som i røykvarslarar (americium) og glødestrømper (thorium), blir dei hovudsakleg nytta i kjernevåpen og som kjernebrensel i kjernereaktorar. Desse siste to bruksområda nyttar eigenskapane til actinoid til å frigjeva enorme energimengder i kjernereaksjonar, som i nokre høve kan bli til sjølvoppretthaldande kjedereaksjonar.

Sjølvopplysing av ein kjernereaktor av tsjerenkovstråling.

Ein pellet av ²³⁸PuO₂ til bruk i ein radioisotopisk termoelektrisk generator.

Den viktigaste isotopen for bruk innan kjerneenergi er uran-235. Han blir nytta i ein termisk reaktor, og finst ikkje i ein konsentrasjon over 0,72 % i naturleg uran. Isotopen absorberer kraftig termiske nøytron, noko som frigjev mykje energi. Ei fisjonshending med 1 gram av ²³⁵U blir omforma til rundt 1 MW·dag. ²³⁵
₉₂U sender ut fleire nøytron enn han absorberer; og når han når kritisk masse går ²³⁵
₉₂U inn i ein sjølvoppretthaldande kjedereaksjon. Urankjerna blir typisk delt i to fragment med utslepp av 2–3 nøytron, til dømes:

²³⁵
₉₂U + ¹
₀n ⟶ ¹¹⁵
₄₅Rh + ¹¹⁸
₄₇Ag + 3¹
₀n

Andre lovande actinoideisotopar for kjernekraft er thorium-232 og produkta frå han i ein thoriumreaktor, uran-233.

Kjernereaktor

Kjerna i dei fleste generasjon II-kjernereaktorar inneheld eit sett hole metallstenger, vanlegvis av zirkonlegeringar, fylt med solide kjernebrenslepelletar – vanlegvis oksid, karbid, nitrid eller monosulfid av uran, plutonium eller thorium, eller ei blanding av dei (såkalla MOX-brensle). Den vanlegaste brensletypen av oksid av uran-235. Nuclear reactor scheme Raske nøytron blir seinka ned av moderatorar, som innehld vatn, karbon, deuterium eller beryllium, som termiske nøytron for å auka effektiviteten av verkselverknaden deira med uran-235. Farten til kjernereaksjonen blir kontrollert ved å introdusere ekstra stenger laga av boron eller kadmium eller ein flytande absorbent, vanlegvis borsyre. Reaktorar for plutoniumproduksjon blir kalla formeiringsreaktorar eller breeder-reaktor. Dei har ulik design og nyttar raske nøytron.

Utslepp av nøytronar under fisjon av uran er viktig ikkje berre for å oppretthalda kjernekjedereaksjonen, men også for framstillinga av tyngre actinoid. Uran-239 blir omforma via β-desintegrasjon til plutonium-239, som, likt uran-235, kan stå for spontan fisjon. Verdas fyrste kjernereaktorar blei laga ikkje for å vinna ut energi, men for å framstilla plutonium-239 til kjernevåpen.

Rundt halvparten av produsert thorium blir nytta som lys-strålande materiale i glødestrømper. Thorium blir også nytta i legeringar av magnesium og sink. Mg-Th-legeringar er lette og sterke, men har også høge smeltepunkt og formbarheit. Dei er difor mykje brukte i luftfartsindustiren og i produksjon av missil. Thorium har også gode elektronemisjoneigenskapar, med lang levetid og låg potensiell barriere for utslepp. Det relative innhaldet av thorium- og uranisotopar kan nyttast til å estimera alderen til ulike objekt, som stjerner (sjå radiometrisk datering).

Hovudbruken av plutonium har vore i kjernevåpen, der isotopen plutonium-239 var ein nøkkelkomponent på grunn av kor lett han går gjennom fisjon og er tilgjengeleg. Plutonium-baserte design gjer at ein kan redusera den kritiske massen til rundt ein tredel av den for uran-235. Plutoniumbomber av «Fat Man»-typen som blei laga under Manhattan-prosjektet nytta eksplosiv kompresjon av plutonium for å oppnå mykje høgare tettleikar enn normalt, kombinert med ei sentral nøytronkjelde for å byrja reaksjonen og auka effektiviteten. Slik trong ein 6,2 kg plutonium for eit eksplosivt resultat tilsvarande 20 kilotonn TNT. Hypotetisk kan så lite som 4 kg plutonium, og kanskje endå mindre, nyttast til å laga ei einskild atombombe ved hjelp av særs sofistikerte design.

Plutonium-238 er ein potensielt meir effektiv isotop for kjernereaktorar, sidan han har ein mindre kritisk masse enn uran-235, men han held fram med å sleppa ut mykje termisk energi (0,56 W/g) ved desintegrasjon sjølv når fisjonskjedereaksjonen blir stoppa med kontrollstenger. Bruken er avgrensa av den høge prisen (kring 1000 US-dollar/g). Isotopen har vore nytta i termosøyler og vassdestillasjonssystem i nokre kunstige satellittar og romstasjonar. Romfartøyet Galileo og Apollo-fartøy (som Apollo 14) hadde oppvarmarar med kilogram-mengder av plutonium-238-oksid; denne varmen kan også omformast til elektrisitet med thermosøyler. Desintegrasjonen til plutonium-238 produserer relativt harmlause alfapartiklar og ikkje gammastråling. Derfor blir denne isotopen (~160 mg) nytta som energikjelde i pacemakerar der han varer kring 5 gonger lengre enn vanlege batteri.

Actinium-227 blir nytta som nøytronkjelde. Den høge spesifikke energien (14,5 W/g) og tilgangen til betydelege mengder termisk stabile samband gjer isotopen attraktiv for bruk i langvarige termoelektriske generatorar for fjernbruk. ²²⁸Ac blir nytta som indikator for radioaktivitet i kjemisk forsking, sidan det slepp får seg høgenergielektron (2,18 MeV) som lett kan oppdagast. ²²⁸Ac-²²⁸Ra-blandingar er vidt brukte som ei intens gammakjelde i industrien og innan medisin.

Utviklinga av sjølv-glødande actinoide-dopa materialar med haldbare krystallinske matriser er eit nytt område for actinoidebruk ettersom tilsetjing av alfa-stårlande radionuklidar til nokre glas og krystallar kan gje dei luminescens.

Galleri

• 
  Uranylnitrat (UO₂(NO₃)₂)
• 
  Vassløysingar av uran III, IV, V, VI-salt
• 
  Vassløysingar av neptunium III, IV, V, VI, VII-salt
• 
  Vassløysingar av plutonium III, IV, V, VI, VII-salt
• 
  Urantetraklorid
• 
  Uranheksafluorid
• 
  U₃O₈ (yellowcake)

Kjelder

Bibliografi

• Golub, A. M. (1971). Общая и неорганическая химия (General and Inorganic Chemistry) 2. 
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd utg.). Butterworth-Heinemann. ISBN 978-0-08-037941-8. doi:10.1016/C2009-0-30414-6. 
• Myasoedov, B. (1972). Analytical chemistry of transplutonium elements. Moscow: Nauka. ISBN 978-0-470-62715-0. 

• Denne artikkelen bygger på «Actinide» frå Wikipedia på engelsk, den 22. april 2026.

Bakgrunnsstoff

Commons har multimedium som gjeld: Actinoid