Актиноидлар (актинийга ўхшаш элементлар) VII даврнинг III В группача f-элементлари бўлиб, уламинг сони 14 та ва 90 —103 — элементларни ўз ичига олади. Бу металларда 5f—орбиталлар электронлар билан тўлиб бориб: Th(…5f06s26p67s2); Ra(…5f26s26p66d17s²); U(…5f36s26p66d17s²);
Np(…5f46s26p6d17s²); Pu(…5f66s26p66d27s²) ва шу тахлит давом этиб Z = 103 Lr да (…5f146s26p66d17s²) боʻлади. 5f- орбиталлар энергиялари бўйича 6d орбиталларга жуда яқин ва фақат 5f-орбиталлар электронлар билан тўлиб боргани учун бу металлар ва уларнинг бирикмалари хоссалари оʻзаро бир хил. Уларнинг барчаси радиоактив металлардир.
Табиатда учраши
Торий, протактиний ва уран жуда оз миқдорда, нептуний ва плутоний табиатда кўпроқ тарқалган. Кўп тарқалган минераллари: (Ce, La, Th…) PO, (монатсит, 12% гача Tho₂), торит ThSO, 77% гача Tho₂), торианит (Th, U)O₂(93% гача Tho₂), торогуммит Th(SiO4)1-x, уранит UO₂, настурин UOx(x = 2, 0 — 2, 6) кариотит K2(UO2)2(VO4)2·nH2O (n = 1—3), тюямунит Ca(UO2)2(VO4)2·nH2O (n = 4—10), отенит Ca(UO2)2(PO4)2·nH2O (n = 8—12).
Торийинг ер пўстлоғидаги миқдори 6·10-5% узоқ яшовчи изотопи 232Th(T1/2 = 1,4·1010 йил), яна 13 xil (223—235) изотопи мавжуд. Протактиний (≈12·10-10%), 231Pa(T1/2 = 3,4·104 йил).
Актиноидлар ичида кўпроқ ўрганилгани уран бўлиб, унинг мисолида актиноидларнинг хоссалари билан танишиб чиқамиз.
Уран — 92 U радиоактив элемент бўлиб, унинг 14 хил изотопи (224—237) мавжуд. Уран энг узоқ яшовчи изотопи 238U (99,274%) бошқа (235U, 234U) izotoplari билан бирга табиий уранни ташкил этади. Шунингдек, 11 хил сунъий 227—223, 236, 237 изотоплар ҳам бор. Улардан 233U — ядро ёқилғиси сифатида аҳамиятлидир. Бошқа актиноидлар сунъий йўл билан олинади.
Олиниши
Барча актиноидларнинг табиатда тарқалиш миқдори (0,05—0,05% U) кам бўлгани учун уларнинг рудалари аввало бойитилади. Бойитилган руда фторли бирикмалар билан қайта ишланиб UF4 га ўтказилади. UF4 дан кальций ёки магний таъсирида қайтариш билан техник уран олинади:
UF4 + 2Ca → [400-600∘] U + 2CaF2
Уранни олишдаги асосий муаммо унинг изотопларини ажратишдир, чунки фақат 235U — изотопи ядро бўлиниши реакцияларига киришади. Бунинг учун газсимон UF6 тузи термодиффузия усули билан ғоваксимон тузилишли фильтрлардан ўтказилади. Ураннинг бирикмалари билан ишлашда унинг “критик масса”сига, яъни ядро бўлиниши реакцияси бошланадиган энг кам миқдорига эътибор бериш керак. Шунга кўра, унинг кўп миқдордаги тузлари ёки эритмалари билан ишлаш мумкин эмас.
Физикавий хоссаси
Ққиш-кулранг пўлат рангли, оғир металл (ρ=19,12 g/sm3), 1132°C да суюқланади. Уч хил полиморф модификацияси мавжуд:
α-U → 662° β-U → 769° γ-U
(орторомбик тузилиши) (тетрагонал) (ёқларида марказлашган куб)
Актив металлар E0U3+/U0=−1,789 V қаторига киради ва кўпчилик элементлар билан бирикмалар ҳосил қилади.
Оксидлари. Кислород билан бирикиб қатор оксидлар ҳосил қилади:
U + O2 → 150° (UO2, U4O9, U5O13, U3O8, UO3)
Буларнинг орасида UO2 ва UO3. UO2 — асосли, UO3 — амфотер (кислотали хоссаси юқорироқ) оксид, H2UO4 ва H2UO4 таркибли кислоталарни ҳосил қилади. Кислоталар билан UO3 таъсирлашиб, UO2SO4 ва UO2(NO3)2 уранил тузларини ҳосил қилади.
Галогенли бирикмалари
Фтор билан оддий шароитда
2U + 3F2 → 2UF3 (ёки UF4)
ни ҳосил қилади. Бошқа галогенлар билан қиздирилганда бирикади. UF6 ва UCl6 жуда актив моддалар бўлиб сув таъсирида гидролизланади ва оксигалогенидларни ҳосил қилади:
UF6 + 2H2O → UO2F2 + 4HF
UO22+ — уранил (II) иони дейилади; катионларга хос хусусиятлар намоён қилади.
Уран S, Se, Te лар билан таъсирлашиб US, U2S3, US2, USe, U2Se3, USe2, UTe, U3UTe2 таркибли халкогенидларни ҳосил қилади.
Ураннинг тузлари
Сариқ рангли моддалар бўлиб, UO2SO4, UO2(CH3COO)2 ва UO2(NO3)2 сувда яхши эрийдиган, UO2HPO4, NaUO2(CH3COO)2 va NH4UO2PO4 ёмон эрувчан моддалардир.
Турли таркибли [UO2F3]—, [UO2F5]3-, [UO2(CO3)(H2O)2]2-, [UO2(SO4)2]2-, [UO2(NO3)4]2- комплекслари мавжуд.
Ишлатилиши
Уран ва унинг бирикмаларини ишлатилиш соҳаси ядро энергетикасидир. 233U ва 235U изотоплари “ядро ёнилғиси” ва 238U — изотопи плутоний 239Pu — изотопини олиш манбаидир. 238U ва 235U — изотоплари аралашмасини ишлатиш иқтисодий жиҳатдан қулай бўлиб, бир вақтда ядро бўлиниши ва плутоний ҳосил бўлиши ҳисобига кўп энергия ҳосил қилади. Шундай мақсадларда UO2, U3O8, UN ва UC ҳам ишлатилади.
Баъзи тузлари UF4 уран олиш мақсадида, UF6 изотопларини ажратишда, UJ4 тоза уран металлини олишда ишлатилади.