Actinium ist ein radioaktives chemisches Element mit dem Symbol Ac und Atomnummer 89, der 1899 entdeckt wurde. Es war das erste nichtprimordiale radioaktive zu isolierende Element. Polonium, Radium und radon wurden vor dem Actinium beobachtet, aber sie wurden bis 1902 nicht isoliert. Actinium hat den Namen der actinide Reihe, einer Gruppe von 15 ähnlichen Elementen zwischen Actinium und Lawrencium im Periodensystem gegeben.

Ein weiches, silberfarben-weißes radioaktives Metall, Actinium reagiert schnell mit Sauerstoff und Feuchtigkeit in Luft, die einen weißen Überzug von Actinium-Oxyd bildet, das weitere Oxydation verhindert. Als der grösste Teil von lanthanides und actinides nimmt Actinium an, dass Oxydation +3 in fast allen seinen chemischen Zusammensetzungen festsetzt. Actinium wird nur in Spuren in Uran-Erzen als Isotop von Ac gefunden, das mit einer Halbwertzeit von 21.772 Jahren verfällt, vorherrschend Beta-Partikeln ausstrahlend. Die eine Tonne Uran-Erz enthält ungefähr 0.2 Milligramme des Actiniums. Die nahe Ähnlichkeit von physischen und chemischen Eigenschaften des Actiniums und Lanthans macht Trennung des Actiniums vom Erz unpraktisch. Statt dessen ist das Element, in Milligramm-Beträgen, durch das Neutronausstrahlen in einem Kernreaktoren bereit. Infolge seiner Knappheit, hohen Preises und Radioaktivität, hat Actinium keinen bedeutenden Industrienutzen. Seine aktuellen Anwendungen schließen eine Neutronquelle und einen Agenten für die Strahlentherapie ein, die Krebs-Zellen im Körper ins Visier nimmt.

Geschichte

André-Louis Debierne, ein französischer Chemiker, hat die Entdeckung eines neuen Elements 1899 bekannt gegeben. Er hat es von pitchblende Rückständen getrennt, die von Marie und Pierre Curie verlassen sind, nachdem sie Radium herausgezogen hatten. 1899 hat Debierne die Substanz als ähnlich dem Titan und (1900) als ähnlich dem Thorium beschrieben. Friedrich Oskar Giesel hat unabhängig Actinium 1902 als eine Substanz entdeckt, die dem Lanthan ähnlich ist, und hat es "emanium" 1904 genannt. Nach einem Vergleich der Substanz-Halbwertzeiten, die von Debierne, Hariett Brooks 1904, und Otto Hahn und Otto Sackur 1905 bestimmt sind, wurde der gewählte Name von Debierne für das neue Element behalten, weil es höheres Dienstalter hatte.

Artikel veröffentlicht in den 1970er Jahren und weisen später darauf hin, dass die 1904 veröffentlichten Ergebnisse von Debierne diejenigen kollidieren, die 1899 und 1900 berichtet sind. Das hat geführt einigen Autoren, um diesen Giesel allein zu verteidigen, sollte die Entdeckung zugeschrieben werden.. Weniger confrontational Vision der wissenschaftlichen Entdeckung wird von Adloff vorgeschlagen. Er schlägt vor, dass die Kritik der verspäteten Einsicht der frühen Veröffentlichungen durch den werdenden Staat von radiochemistry, highligths die Umsicht der Ansprüche von Debierne in den ursprünglichen Zeitungen gelindert werden sollte und bemerkt, dass niemand behaupten kann, dass die Substanz von Debierne Actinium nicht enthalten hat. Debierne, der jetzt von der großen Mehrheit von Historikern als der Entdecker betrachtet wird, hat Interesse am Element verloren und hat das Thema verlassen. Giesel kann andererseits die erste Vorbereitung des radiochemically reinen Actiniums und mit der Identifizierung seiner Atomnummer 89 rechtmäßig zugeschrieben werden.

Das Namenactinium entsteht aus dem Alten griechischen aktis, aktinos (, ), Balken oder Strahl bedeutend. Sein Symbol-Ac wird auch in Abkürzungen anderer Zusammensetzungen verwendet, die nichts haben, um mit dem Actinium, wie Acetyl, Azetat und manchmal Acetaldehyd zu tun.

Eigenschaften

Actinium ist ein weiches, silberfarben-weißes, radioaktives, metallisches Element. Sein geschätztes Schubmodul ist dieser der Leitung ähnlich. Infolge seiner starken Radioaktivität glüht Actinium in der Dunkelheit mit einem blaßblauen Licht, das aus der Umgebungsluft entsteht, die durch die energischen vom Actinium ausgestrahlten Partikeln ionisiert ist. Actinium hat ähnliche chemische Eigenschaften als Lanthan und anderer lanthanides, und deshalb sind diese Elemente schwierig sich zu trennen, wenn sie aus Uran-Erzen herausziehen. Lösende Förderung und Ion-Chromatographie werden für die Trennung allgemein verwendet.

Das erste Element des actinides, Actinium hat der Gruppe seinen Namen viel gegeben, weil Lanthan für den lanthanides getan hat. Die Gruppe von Elementen ist verschiedener als der lanthanides und deshalb erst als 1945, dass Glenn T. Seaborg die bedeutendste Änderung zum Periodensystem von Mendeleev vorgeschlagen hat, indem er den actinides eingeführt hat.

Actinium reagiert schnell mit Sauerstoff und Feuchtigkeit in Luft, die einen weißen Überzug von Actinium-Oxyd bildet, das weitere Oxydation verhindert. Als mit dem grössten Teil von lanthanides und actinides besteht Actinium in der Oxydation setzen +3 fest, und die Ionen von Ac sind in Lösungen farblos. Der Oxydationsstaat +3 entsteht aus 6d7s elektronische Konfiguration des Actiniums, das es ist, leicht schenkt 3 Elektronen, die eine stabile Struktur der geschlossenen Schale des edlen Benzins radon annehmen. Der Oxydationsstaat +2 ist nur für das Actinium dihydride (AcH) bekannt.

Chemische Zusammensetzungen

Nur eine begrenzte Zahl von Actinium-Zusammensetzungen ist einschließlich AcF, AcCl, AcBr, AcOF, AcOCl, AcOBr, AcS, AcO und AcPO bekannt. Abgesehen von AcPO sind sie alle den entsprechenden Lanthan-Zusammensetzungen ähnlich und enthalten Actinium in der Oxydation setzen +3 fest. Insbesondere die Gitter-Konstanten des analogen Lanthans und der Actinium-Zusammensetzungen unterscheiden sich durch nur einiges Prozent.

Hier sind a, b und c Gitter-Konstanten, Nicht ist Raumgruppenzahl, und Z ist die Zahl von Formel-Einheiten pro Einheitszelle. Dichte wurde direkt nicht gemessen, aber hat von den Gitter-Rahmen gerechnet.

Oxyde

Actinium-Oxyd (AcO) kann durch die Heizung vom Hydroxyd an 500 °C oder dem Oxalat an 1100 °C im Vakuum erhalten werden. Es Kristallgitter ist isotypic mit den Oxyden von den meisten dreiwertigen Selten-Erdmetallen.

Halogenide

Actinium trifluoride kann entweder in der Lösung oder in der festen Reaktion erzeugt werden. Die ehemalige Reaktion wird bei der Raumtemperatur, durch das Hinzufügen hydrofluoric von Säure zu einer Lösung ausgeführt, die Actinium-Ionen enthält. In der letzten Methode wird Actinium-Metall mit Wasserstofffluorid-Dämpfen an 700 °C in einer Vollplatin-Einstellung behandelt. Das Behandeln des Actiniums trifluoride mit Ammonium-Hydroxyd an 900-1000 °C gibt oxyfluoride AcOF nach. Wohingegen Lanthan oxyfluoride durch das brennende Lanthan trifluoride in Luft an 800 °C seit einer Stunde leicht erhalten werden kann, gibt die ähnliche Behandlung des Actiniums trifluoride keinen AcOF nach und läuft nur auf das Schmelzen des anfänglichen Produktes hinaus.

:AcF + 2 NH + HO  AcOF + 2 NHF

Actinium trichloride wird durch das Reagieren von Actinium-Hydroxyd oder Oxalat mit Kohlenstoff tetrachloride Dämpfe bei Temperaturen über 960 °C erhalten. Ähnlich oxyfluoride kann Actinium oxychloride durch das hydrolyzing Actinium trichloride mit Ammonium-Hydroxyd an 1000 °C bereit sein. Jedoch, im Gegensatz zum oxyfluoride, konnte der oxychloride durch das Anzünden einer Lösung des Actiniums trichloride in Salzsäure mit Ammoniak gut synthetisiert werden.

Die Reaktion des Aluminiumbromids und Actinium-Oxyds gibt Actinium tribromide nach:

:AcO + 2 AlBr  2 AcBr + AlO

und das Behandeln davon mit Ammonium-Hydroxyd an 500 °C läuft auf oxybromide AcOBr hinaus.

Andere Zusammensetzungen

Actinium hydride wurde durch die Verminderung des Actiniums trichloride mit dem Kalium an 300 °C erhalten, und seine Struktur wurde analog mit entsprechendem LaH hydride abgeleitet. Die Quelle von Wasserstoff in der Reaktion war unsicher.

Das Mischen von Mononatriumsphosphat (NaHPO) mit einer Lösung des Actiniums in Salzsäure gibt weißes Actinium-Phosphat hemihydrate nach (AcPO · 0.5HO), und Heizungsactinium-Oxalat mit Wasserstoffsulfid-Dämpfen an 1400 °C seit ein paar Minuten läuft auf ein schwarzes Actinium-Sulfid AcS hinaus. Es kann vielleicht durch das Handeln mit einer Mischung des Wasserstoffsulfids und Kohlenstoff-Disulfids auf Actinium-Oxyd an 1000 °C erzeugt werden.

Isotope

Natürlich vorkommendes Actinium wird aus einem radioaktivem Isotop zusammengesetzt;. sechsunddreißig Radioisotope, sind das stabilste Wesen mit einer Halbwertzeit von 21.772 Jahren mit einer Halbwertzeit von 10.0 Tagen und mit einer Halbwertzeit von 29.37 Stunden identifiziert worden. Alle restlichen radioaktiven Isotope haben Halbwertzeiten, die weniger als 10 Stunden sind und die Mehrheit von ihnen Halbwertzeiten kürzer haben als 1 Minute. Das am kürzesten gelebte bekannte Isotop des Actiniums ist (Halbwertzeit von 69 Nanosekunden), der durch den Alpha-Zerfall und die Elektronfestnahme verfällt. Actinium hat auch zwei Meta-Staaten.

Gereinigt tritt in Gleichgewicht mit seinen Zerfall-Produkten am Ende 185 Tage ein. Es verfällt gemäß seiner 21.773-jährigen Halbwertzeit, die größtenteils Beta (98.8 %) und einige Alphateilchen (1.2 %) ausstrahlt; die aufeinander folgenden Zerfall-Produkte sind ein Teil der Actinium-Reihe. Infolge der niedrigen verfügbaren Beträge, niedriger Energie seiner Beta-Partikeln (46 keV) und niedrige Intensität der Alpha-Radiation, ist schwierig, direkt durch seine Emission zu entdecken, und es wird deshalb über seine Zerfall-Produkte verfolgt. Die Isotope des Actiniums erstrecken sich im Atomgewicht von 206 u zu 236 u .

Ereignis und Synthese

Actinium wird nur in Spuren in Uran-Erzen als Ac gefunden - die eine Tonne Erz enthält ungefähr 0.2 Milligramme des Actiniums. Actinium-Isotop-Ac ist ein vergängliches Mitglied der Actinium-Reihe-Zerfall-Kette, die mit dem Elternteilisotop U (oder Pu) beginnt und mit dem stabilen Leitungsisotop Pb beendet. Ein anderes Actinium-Isotop (Ac) ist vergänglich in der Neptunium-Reihe-Zerfall-Kette da, mit Np (oder U) beginnend und mit dem Thallium (Tl) und nah-stabilen Wismut (Bi) endend.

Die niedrige natürliche Konzentration und die nahe Ähnlichkeit von physischen und chemischen Eigenschaften zu denjenigen des Lanthans und anderer lanthanides, die immer in Actinium tragenden Erzen reichlich sind, machen Trennung des Actiniums vom Erz unpraktisch, und vollenden Trennung wurde nie erreicht. Statt dessen ist Actinium, in Milligramm-Beträgen, durch das Neutronausstrahlen in einem Kernreaktoren bereit.

Der Reaktionsertrag ist ungefähr 2 % des Radium-Gewichts. Ac kann weiter Neutronen gewinnen, die auf kleine Beträge von Ac hinauslaufen. Nach der Synthese wird Actinium von Radium und von den Produkten des Zerfalls und der Kernfusion, wie Thorium, Polonium, Leitung und Wismut getrennt. Die Förderung kann mit der Thenoyltrifluoroacetone-Benzol-Lösung von einer wässrigen Lösung der Strahlenprodukte durchgeführt werden, und die Selektivität zu einem bestimmten Element wird durch die Anpassung des pH (zu ungefähr 6.0 für das Actinium) erreicht. Ein alternatives Verfahren ist Anion-Austausch mit einem passenden Harz in Stickstoffsäure, die auf einen Trennungsfaktor 1,000,000 für Radium und Actinium gegen das Thorium in einem zweistufigen Prozess hinauslaufen kann. Actinium kann dann von Radium, mit einem Verhältnis von ungefähr 100, mit einer niedrigen Quer-Verbindung cation Austauschharz und Stickstoffsäure als eluant getrennt werden.

Ac wurde zuerst künstlich am Institut für Transuranium Elemente (ITU) in Deutschland mit einem Zyklotron und im Krankenhaus von St. Georg in Sydney mit einem linac 2000 erzeugt. Dieses seltene Isotop hat potenzielle Anwendungen in der Strahlentherapie und wird durch das Bombardieren eines Radiums 226 Ziel mit 20-30 Ionen des schweren Wasserstoffs von MeV am effizientesten erzeugt. Diese Reaktion gibt auch Ac nach, der jedoch mit einer Halbwertzeit von 29 Stunden verfällt und so Ac nicht verseucht.

Actinium-Metall ist durch die Verminderung des Actinium-Fluorids mit dem Lithiumdampf im Vakuum bei einer Temperatur zwischen 1100 und 1300 °C bereit gewesen. Höhere Temperaturen sind auf Eindampfung des Produktes hinausgelaufen, und niedrigere führen zu einer unvollständigen Transformation. Lithium wurde unter anderen alkalischen Metallen gewählt, weil sein Fluorid am flüchtigsten ist.

Anwendungen

Infolge seiner Knappheit, hohen Preises und Radioaktivität, hat Actinium zurzeit keinen bedeutenden Industrienutzen.

Ac ist hoch radioaktiv und wurde deshalb für den Gebrauch als ein aktives Element des Radioisotops thermoelektrische Generatoren zum Beispiel im Raumfahrzeug studiert. Das Oxyd von mit Beryllium gedrücktem Ac ist auch eine effiziente Neutronquelle mit der Tätigkeit, die dieses der Standardpaare des Americium-Berylliums und Radium-Berylliums übertrifft. In allen jenen Anwendungen ist Ac (eine Beta-Quelle) bloß ein Ahn, der Alpha ausstrahlende Isotope auf seinen Zerfall erzeugt. Beryllium gewinnt Alphateilchen und strahlt Neutronen infolge seines großen Querschnitts für (α, n) Kernreaktion aus:

:

Die Neutronquellen von AcBe können in einer Neutronuntersuchung - ein Standardgerät angewandt werden, für die Menge der Wassergegenwart in Boden, sowie Feuchtigkeit/Dichte für die Qualitätskontrolle im Autobahn-Aufbau zu messen. Solche Untersuchungen werden auch in gut der Protokollierung von Anwendungen, in der Neutronröntgenografie, der Tomographie und den anderen radiochemical Untersuchungen verwendet.

Ac wird in der Medizin angewandt, um in einem Mehrweggenerator zu erzeugen, oder kann allein als ein Agent für die Strahlentherapie in der besonderen ins Visier genommenen Alpha-Therapie (TAT) verwendet werden. Dieses Isotop hat eine Halbwertzeit von 10 Tagen, die es viel passender für die Strahlentherapie macht als Bi (Halbwertzeit 46 Minuten). Nicht nur strahlen Ac selbst, sondern auch seine Zerfall-Produkte Alphateilchen aus, die Krebs-Zellen im Körper töten. Die Hauptschwierigkeit mit der Anwendung von Ac bestand darin, dass die intravenöse Einspritzung von einfachen Actinium-Komplexen auf ihre Anhäufung auf die Knochen und Leber auf die Dauer von Zehnen von Jahren hinausgelaufen ist. Infolgedessen, nachdem die Krebs-Zellen durch Alphateilchen von Ac schnell getötet wurden, könnte die Radiation vom Actinium und seinen Zerfall-Produkten neue Veränderungen veranlassen. Um dieses Problem zu beheben, wurde Ac zu einem chelating Reagenz, wie Zitrat, ethylenediaminetetraacetic Säure (EDTA) oder diethylene triamine pentaacetic Säure (DTPA) gebunden. Diese reduzierte Actinium-Anhäufung in den Knochen, aber die Ausscheidung vom Körper ist langsam geblieben. Viel bessere Ergebnisse wurden mit solchen chelating Agenten als HEHA oder DOTA (1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic Säure) verbunden mit trastuzumab, ein monoclonal Antikörper erhalten, der den HER2/neu Empfänger stört. Die letzte Lieferkombination wurde auf Mäusen geprüft und hat sich erwiesen, gegen Leukämie, lymphoma, Busen wirksam, neuroblastoma und Vorsteherdrüse-Krebse Eierstock-zu sein.

Die mittlere Halbwertzeit von Ac (21.77 Jahre) macht es sehr günstiges radioaktives Isotop im Modellieren des langsamen vertikalen Mischens von ozeanischem Wasser. Die verbundenen Prozesse können mit der erforderlichen Genauigkeit durch direkte Maße von aktuellen Geschwindigkeiten (der Ordnung 50 Meter pro Jahr) nicht studiert werden. Jedoch erlaubt die Einschätzung der Konzentrationstiefe-Profile für verschiedene Isotope, die sich vermischenden Raten zu schätzen. Die Physik hinter dieser Methode ist wie folgt: Ozeanisches Wasser enthält homogen verstreuten U. Sein Zerfall-Produkt, Papa, schlägt sich allmählich zum Boden nieder, so dass seine Konzentration zuerst mit der Tiefe zunimmt und dann fast unveränderlich bleibt. Papa verfällt zu Ac; jedoch folgt die Konzentration des letzten Isotops dem Papa-Tiefe-Profil nicht, aber nimmt stattdessen zum Seeboden zu. Das kommt wegen der sich vermischenden Prozesse vor, die einen zusätzlichen Ac vom Seeboden erziehen. So erlaubt Analyse sowohl von Tiefe-Profilen von Pa als auch von Ac, das sich vermischende Verhalten zu modellieren.

Vorsichtsmaßnahmen

Ac ist hoch radioaktiv und experimentiert damit werden in einem besonders bestimmten Laboratorium ausgeführt, das mit einer Handschuhschachtel und Strahlenabschirmung ausgestattet ist. Wenn Actinium trichloride intravenös zu Ratten verwaltet wird, werden ungefähr 33 % des Actiniums in die Knochen und 50 % in die Leber abgelegt. Seine Giftigkeit, ist aber ein bisschen tiefer vergleichbar als dieses von Americium und Plutonium.

Siehe auch

• Actinium-Reihe

Bibliografie

• Meyer, Gerd und Morss, Lester R. Synthesis von lanthanide und Actinide-Zusammensetzungen, Springer, 1991, internationale Standardbuchnummer 0-7923-1018-7

Links

• NLM gefährliche Substanzen Databank - Actinium, radioaktiver
• Actinium in