Actinoide

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Actinoide [-noˈiːdə] („Actiniumähnliche“; griech.: Endung -οειδής (-oeides) „ähnlich“) ist eine Gruppenbezeichnung bestimmter 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, jedoch folgt die Nomenklatur der IUPAC hier 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

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.
Im Zusammenhang mit Kernbrennstoffen und radioaktivem Abfall werden Neptunium, Americium, Curium, Berkelium und Californium auch als minore Actinoide bezeichnet.
Die Actinoid-Nuklide sind Schwermetalle im Sinne des in der Reaktortechnik bei Abbrandberechnungen gebrauchten Schwermetall-Begriffs.

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Alle Actinoide sind radioaktiv. Einige sind in feinverteiltem Zustand pyrophor. 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.

Chemische Eigenschaften

Alle Actinoide bilden dreifach geladene Ionen, sie werden wie das Actinium als Untergruppe der 3. Nebengruppe aufgefasst. Die „leichteren“ Actinoide (Thorium bis Americium) kommen in einer größeren Anzahl von Oxidationszahlen vor als die entsprechenden Lanthanoide.^[3]

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⁺ pink	AmO₂⁺ gelb
+6				UO₂²⁺ gelb	NpO₂²⁺ rosarot	PuO₂²⁺ altrosé	AmO₂²⁺ zitronengelb
+7					NpO₂³⁺ tiefgrün	PuO₂³⁺ blaugrün	(AmO₆⁵⁻) dunkelgrün

Verbindungen

Oxide

Die vierwertigen Oxide der Actinoide kristallisieren im kubischen Kristallsystem; der Strukturtyp ist der CaF₂-Typ (Fluorit) mit der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225 und den Koordinationszahlen An[8], O[4].

Dioxide der Actinoide^[6]
Name	Thorium(IV)-oxid	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	263,04 g·mol⁻¹	270,03 g·mol⁻¹	269,05 g·mol⁻¹	276,06 g·mol⁻¹	275,06 g·mol⁻¹	je nach Isotop: 270–284 g·mol⁻¹	279,07 g·mol⁻¹	283,08 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	Fm3m (Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225
Koordinationszahlen	An[8], O[4]
Gitterkonstanten		550,5 pm	547 pm	543 pm	540 pm	533 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 P6₃/m (Raumgruppen-Nr. 176)Vorlage:Raumgruppe/176 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	P6₃/m (Nr. 176)Vorlage:Raumgruppe/176
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

↑ Wolfgang Liebscher, Ekkehard Fluck: Die systematische Nomenklatur der anorganischen Chemie. Springer, Berlin 1999, ISBN 3-540-63097-X.
↑ Neil G. Connelly (Red.): Nomenclature of inorganic chemistry – IUPAC recommendations 2005. Royal Society of Chemistry, Cambridge 2005, ISBN 0-85404-438-8.
↑ Guttmann, Hengge: Anorganische Chemie. VCH, Weinheim / New York / Basel / Cambridge 1990.
↑ A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1956.
↑ dtv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 224.
↑ ^6,0 ^6,1 Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com entnommen.
↑ ^7,0 ^7,1 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.
A. F. Holleman, E. Wiberg, N. 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.

Weblinks

Commons: Actinoide – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Serien des Periodensystems

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[Nom1-1] Wolfgang Liebscher, Ekkehard Fluck: Die systematische Nomenklatur der anorganischen Chemie. Springer, Berlin 1999, ISBN 3-540-63097-X.

[Nom2-2] 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.

[HOWI_1956-4] A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1956.

[dtv_1981_1-5] tv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 224.

[webelements-6] 6,0 ^6,1 Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com entnommen.

[Morss-7] 7,0 ^7,1 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.

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