ACTINIUM

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

H

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

14

15

16

17

He

Li

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

C

N

O

F

Ne

Na

Mg

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Al

Si

P

S

Cl

Ar

K

Ca

Sc

Ti

V

Cr

Mn

Fe

Co

Ni

Cu

Zn

Ga

Ge

As

Se

Br

Kr

Rb

Sr

Y

Zr

Nb

Mo

Tc

Ru

Rh

Pd

Ag

Cd

In

Sn

Sb

Te

I

Xe

Cs

Ba

La

Hf

Ta

W

Re

Os

Ir

Pt

Au

Hg

Tl

Pb

Bi

Po

At

Rn

Fr

Ra

Ac

Rf

Db

Sg

Bh

Hs

Mt

?

?

?

 

?

 

 ?

 

 

 

 

Ce

Pr

Nd

Pm

Sm

Eu

Gd

Tb

Dy

Ho

Er

Tm

Yb

Lu

 

 

 

 

Th

Pa

U

Np

Pu

Am

Cm

Bk

Cf

Es

Fm

Md

No

Lr

 

Ac, atomnr. 89, molvekt 227,0278, elektronkonfigurasjon: (Rn)+5d1-6s2, smeltepunkt 1050 C, kokepunkt 3200 C(+/-300), tetthet 10,07 g/cm3. Actinium hører til gruppe 3 (3b) (også kjent som 'de sjeldne jordartsmetallene' eller 'de sjeldne jordmetallene') i det periodiske systemet, og har (1981) 28 kjente isotoper og isomerer.

HISTORIE
Høsten 1895 drev en tysker og fotograferte hender ved universitetet i Würzburg i Bayern. Det rare med bildene hans var at de hendene han drev og fotograferte var med kjøtt, mens på bildene var de uten. Da rapporten om disse spesielle bildene og om strålene som fremkalte dem ble kjent ut på nyåret, utløste dette en hel kjede av begivenheter.

Ved det naturhistoriske museet i Paris hadde de en fysikkprofessor (i 3. generasjon) som tenkte at han skulle prøve å finne andre stråler med lignende virkninger. Da han fant dem, ga han en annen fysikkprofessor ved en høyskole i samme by muligheten til å gi sin innvandrerkone, som var blitt lei av å gå hjemme og hadde begynt å studere, noe å skrive doktoravhandling om. Kort sagt: ekteparet Curie oppdaget polonium sommeren 1898 og radium tidlig på vinteren samme år.

Nå hadde radioaktiviteten, som først ble sett på som en snål og unyttig sak, blitt mote, fordi den utvirket den nytte for ekteparet at den hadde skaffet dem to nye grunnstoffer å oppdage, og dertil hørende berømmelse og lønn for strevet. Så en rekke unge hjerner strømmet til faget. En av dem var André Debierne. Han hadde greie på kjemi, og fordi Curie'ene trengte slike folk, slo han seg sammen med dem. Han mente at i mineralet bekblende, U3O8, hvor de hadde oppdaget sine to, måtte det være muligheter for flere, og han var fast bestemt på at de ikke skulle få være alene om dem. Det ble de ikke heller. Knappe året hadde gått før han etter mye møye hadde klart å isolere et stoff som lignet lantan, men avga rikelig med flotte alfapartikler. I stil med Curienes radium (etter lat. 'radius' = stråle) kalte han stoffet actinium, etter gresk 'aktis' = stråle.

Det hører med til historien at Debierne etter dette hadde et fruktbart samarbeide med Curie'ene i mange år, og at han og Marie i 1910 var de første som fremstilte radium i metallisk form.

De tre naturlige tunge radioisotopene uran 235 og 238 og thorium 232 har hver sine serier av nedbrytningsprodukter som gjennom mange ledd ender opp i bly. Actinium hører til 235U sin serie, som faktisk kalles actiniumserien. Det har sine grunner.

Da kjemikerne begynte å kartlegge de radioaktive seriene i starten av dette århundret famlet de for en stor del i blinde. De visste ikke at det var noe som hette isotoper, og trodde at hvert nytt stoff som hadde en unik halveringstid måtte være et nytt, unikt grunnstoff. Men det var et helt virvar av slike stoffer, og det var ikke lett å identifisere dem kjemisk. Derfor navnga man dem ved å sette en tilleggsbokstav etter navnet på stoffet man undersøkte avfallsproduktene etter. Således fikk hvert av de undersøkte stoffene sitt eget 'alfabet'.

Noe av det første man satte navn på var det første produktet som kom til syne igjen etter at alle nedbrytningsprodukter var vasket bort. Dette ble benevnt med X. Dernest fant man ut hver av seriene hadde et medlem i gassform som kunne strømme ut fra prøvene. Denne kaltes emanasjon. Se radon for mer om dette. Når emanasjonen i sin tur ble brutt ned, dannet det seg serier av produkter som ble benevnt med A, B, C.. o.s.v. opp til G. Dette var systemet, med visse modifikasjoner.

Årsaken til at actinium har sin egen serie er at på tidspunktet da seriene holdt på å bli kartlagt hadde man ennå ikke funnet ut om isotoper, og visste ikke at det foruten vanlig uran eksisterte et annet og sjeldnere, som var forløper til actinium. Man hadde nettopp (i 1906) bevist at radium (som allerede hadde fått sitt eget alfabet) stammet fra uran og forsøkte å finne mellomleddene da actinium ble lansert som kandidat. Kandidaturet ble droppet da det viste seg at actinium hadde en egen serie, med sitt eget alfabet.

Det er actinium 227 som inngår i actiniumserien. I thoriumserien inngår actinium 228, som også ble kalt mesothorium 2, fordi det er et av de 3 mellomleddene som etter den opprinnelige navngivingen ble oppdaget mellom thorium og thorium X. (gr. 'meso-' = mellom.)

Den glimrende tyske kjemikeren Friedrich Giesel, som gjorde gode penger på å selge rent radiumbromid til forskere over hele verden, hevdet i 1902 at han hadde funnet et nytt radioaktivt stoff, som han kalte emanium. Dette viste seg senere å være actinium.

Første gang actinium ble fremstilt i veibare mengder var ved Argonne National Laboratory i USA, hvor man i 1947/48 fremstilte 1,27 mikrogram ved nøytronbestråling av radium i reaktor. Ved opptak av et nøytron går 226Ra over til 227Ra, som med en halveringstid på 42,2 minutter spontant omdannes til 227Ac ved utsendelse av en betapartikkel: 226Ra + 1n = 227Ra -> 227Ac + b -. Denne metoden gir bedre resultat enn utvinning fra mineraler, hvor actinium foreligger i svært små mengder.

Det greske ordet aktis stammer antagelig fra indoeuropeisk (o)nktu- 'natt, grålysning' som også gjennom germansk unhtwon 'grålysning' er blitt til vårt otte. (o)nktu- stammer videre fra en form nek(u)-(t)- eller nok(u)-(t)- 'natt' som også er roten til germansk naht- og norsk natt, og dessuten latinsk nox 'natt', noctis 'nattens' og nocturnus 'nattlig', som gjennom klosterlatin er lånt til tysk som nüchtern og videre til norsk nøktern. Men nüchtern betyr både nøktern og edru(elig), og det er i den siste betydningen at det er lånt til svensk, som nykter. Dette ordet har de siste tiårene etterhvert også trengt ganske godt inn i norsk.

GEOLOGI
Forholdsvis rikelig med actinium dannes i stjerneeksplosjoner, med 225 som den hyppigste isotopen, men på grunn av de korte halveringstidene vil grunnstoffet miste sitt selvstendige liv lenge før det kommer til noen planetdannelse. Den lengstlevende, 227Ac, går i likevekt med 235U etter bare noen hundre år, og følger siden uran i alle mineraler. Det samme gjelder 228Ac med thorium. Mengdeforholdet mellom isotopene er som 1300:1, d.v.s. at naturlig actinium kan sies å bestå av 99,92 % 227 og resten 228, men forholdet vil variere etter uran- og thoriuminnholdet i de enkelte mineralene. Den førstnevnte isotopen har en halveringstid på 21,77 år. Den andre har 6,13 timer. En tredje isotop, med nukleontall 225 og halveringstid 10,0 dager, forekommer i naturen som nedbrytningsprodukt av neptunium 237, men i ytterst små mengder, og utgjør bare 0,000000008 % av alt actinium. Actinium utgjør idag 6x10-14 % av den øvre, faste jordskorpen, og det betyr at det er nr. 86 på hyppighetsstatistikken over alle de 110 kjente grunnstoffene. I et tonn gennomsnittlig jordskorpemateriale er det ikke mer enn 0,0006 mikrogram actinium. For å utvinne et gram actinium av bekblende, må det derfor prosesseres minst 13600 tonn av mineralet.

KJEMI
Actinium er et sølvhvitt, reaktivt metall, som raskt oksyderer når det utsettes for luft. Det reagerer med vann under dannelse av et uløselig hydroksyd.

Actinium danner treverdige salter med en rekke forskjellige anioner. De tripositive ionene har bare fylte elektronskall. Derfor er de ufargede, og derfor er heller ikke actinium noe typisk overgangsmetall, en betegnelse for grunnstoffene i gruppe 3-10, også kalt bi- eller sidegruppe 1-8. Det er i disse gruppene at d-orbitalene blir fylt, og de mange uparede elektronene gir opphav til effektfulle fargevirkninger.

Noen interessante forbindelser:

Actiniumoksyd, et hvitt, krystallinsk stoff med tetthet 9,19 g/cm3 som er uløselig i kaldt vann.

Actiniumklorid, også et hvitt, krystallinsk stoff, med tetthet 4,81 g/cm3. Det sublimerer ved 960 C.

Actiniumfluorid. Hvite krystaller. Tetthet 7,88 g/cm3. Uløselig både i varmt og kaldt vann. Metallisk actinium har vært fremstilt ved reduksjon av fluoridet med litiumdamp.

BIOLOGI
Siden actinium sammen med nedbrytningsproduktene sine alltid er en sterk kilde for ioniserende alfa-stråling, bør man påse at det ikke inntas. Håndtering er heller ikke gunstig. Det er sannsynlig at actinium som tas opp i kroppen konsentrerer seg i leveren og i benbygningen, og at det skilles ut igjen svært sakte.

UTNYTTELSE
Actinium er et av de få grunnstoffene som er så heldige at det ikke er utsatt for noen menneskelig utnyttelse. Men siden det er en god alfakilde, er det blitt forslått å bruke det til nøytonkilde i legering med beryllium, som avgir nøytroner når det blir truffet av alfapartikler. Slike nøytronkilder er uunnværlige når man skal bygge bl.a. atombomber, men også i forskjellige industrielle analyser.

Hovedkilder:

Alfred Romer: Det aktive atomet, Cappelen 1963.
CRC Handbook of Chemistry anf Physics, 57th ed. 1976-77.
Kernforschungszentrum Karlsruhe: Karlsruher Nuklidkarte, 5. Auflage, 1981.

:-) LEF