Aktinit

Periyodik tablodaki aktinitler

Periyodik tablo
Bir dizinin Parçası
Periyodik tablo formları 18-kolon büyük hücreler 32-kolon (büyük hücreler) Alternatif formlar Janet'in sol basamaklı tablosu 7 periyod Fricke büyük hücre Pyykkö
Periyodik tablo tarihçesi Dmitri Mendeleev tahminler Elementlerin keşifleri isimlendirme & etimoloji yerler için bilim adamları için tartışmalar (Doğu Asya'da) Sistematik element adları
Elementlerin setleri
Periyodik tablo yapısına göre Gruplar (1–18) 1 (alkali metaller) 2 (alkali toprak metalleri) 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (azot grubu) 16 (kalkojenleri) 17 (halojenler) 18 (soy gazlar) Periodlar (1–7 ...) 1 2 3 4 5 6 7 8+ Aufbau Fricke Pyykkö Bloklar (s, p, d, f, ...) Atomik yörüngeler Aufbau prensibi
metaliklere göre sınıflandırma Metaller alkali toprak alkali geçiş geçiş sonrası lantanit Aktinit (superaktinit) Metâloidler metaller ve ametaller bölünmesi Ametaller reaktif ametaller soy gazlar
Diğer özellikleri göre Madeni paralar Platin grubu metaller Değerli metaller Ateşe dayanıklı metaller Ağır metaller Hafif metaller Yerli metaller soy metaller Ana grup elementler Nadir toprak elementler Transuranyum, transplutonium elementler büyük, küçük & trans- aktinitler
Elementler
Kimyasal elementlerin listesi bolluğa göre (insan vücudunda) atomik özellikler göre izotop kararlılığına göre yıllık üretime göre sembole göre
Elementlerin özellikleri Atom ağırlığı Kristal yapı Elektron ilişkisi yapılandırma Elektronegativite (Allen, Pauling) Goldschmidt sınıflandırması besin Değerlik
Elementler için veri sayfaları Bolluğu Atomik yarıçapı Kaynama noktaları Kritik noktaları Yoğunluk Elastiklik Elektriksel direnc Elektron ilişkisi / konfigürasyonarı Electronegativity Sertlikleri Isı / füzyon / buharlaşma kapasiteleri iyonlaşma enerjileri erime noktaları oksidasyon durumları ses hızları Thermal iletkenlikleri / genleşme katsayıları buhar basınçları
Kitap Category Kimya Portalı

Aktinit (İngilizce: The actinide /ˈæktᵻnaɪd/ veya actinoid /ˈæktᵻnɔɪd/) (IUPAC isimlendirme) serisi, 89 ile 103 arasında değişen atom numaraları olan 15 metalik kimyasal elementi içerir.

Açıkçası, hem aktinyum hem de lawrencium grup 3 elementleri olarak etiketlenmiştir, ancak her iki element de genellikle aktinit elementlerinin kimyasının genel bir tartışmasına dahil edilir. Aktinyum, ikisinin daha sık ihmalidir, çünkü grup 3 elemanı olarak yerleştirilmesi, metinlerde ve anlamsal nedenlerden dolayı biraz daha yaygındır: "aktinit", "aktinyum gibi" anlamına geldiğinden, aktinin mantıksal olarak aktinit olamayacağı iddia edildi ancak IUPAC, yaygın kullanıma dayalı olarak dahil edildiğini onaylar.

Aktinit serisi, ismini dizinin ilk elemanı olan aktinyumdan türetir. Resmi olmayan kimyasal sembol An, aktinit kimyasına atıfta bulunmak için genel aktinit kimyası tartışmalarında kullanılır. Aktinitlerden biri dışındakilerin tümü f-blok elementlerdir, bunun haricinde aktinyum veya lawrencium de vardır. Seri çoğunlukla 5f elektron kabuğunun doldurulmasına karşılık gelir, ancak aktinyum ve toryum 5f elektronları içermez, ve alçıtaşı ve lawrencium önceki öğeyle aynı sayıya sahiptir. Lantanitlerle, ayrıca çoğunlukla f-blok elementleriyle karşılaştırıldığında, aktinitler, çok daha değişken bir değer göstermektedir. Hepsi çok büyük atomik ve iyonik yarıçaplara sahiptir ve alışılmadık derecede geniş bir fiziksel özellik yelpazesi sergilerler. Aktinyum ve geç aktinitler (amerikandan itibaren) lantanitlere benzer şekilde davranırken, toryum, protaktinyum ve uranyum elementleri kimyalarındaki geçiş metallerine çok benzer, neptünyum ve plütonyum orta pozisyondadır.

Tüm aktinitler radyoaktifdir ve radyoaktif bozunma üzerine enerji açığa çıkarır; doğal olarak ortaya çıkan uranyum ve toryum ve sentetik olarak üretilmiş plütonyum, dünyadaki en bol miktarda bulunan aktinitlerdir. Bunlar nükleer reaktörlerde ve nükleer silahlarda kullanılır. Uranyum ve toryum da çeşitli güncel ve tarihsel kullanımlara sahiptir ve americium, çoğu modern duman detektörünün iyonlaşma odalarında kullanılır.

Aktinitler arasında, ilkel toryum ve uranyum doğal olarak önemli miktarlarda meydana gelir. Uranyumun radyoaktif bozunması geçici miktarlarda aktinyum ve protaktinyum üretir ve neptunyum ve plütonyum atomları zaman zaman uranyum cevherlerindeki transmutasyon reaksiyonlarından üretilir. Diğer aktinitler, tamamen sentetik elementlerdir. Nükleer silah testleri çevreye plütonyumdan daha ağır altı aktinit salgıladı; 1952 hidrojen bombası patlamasından kaynaklanan enkazın analizi, americium, curium, berkelium, californium, einsteinium ve fermium varlığını gösterdi.

Periyodik tablonun sunumlarında, lantanitler ve aktinitler, tablonun ana gövdesinin altında iki ilave satır olarak, yer tutucularla veya her bir seri için seçilen tek bir elemanla (lanthanum veya lutetium ve aktinyum veya kanrenyum, sırasıyla) baryum ve hafniyum arasında ana tablonun tek bir hücresinde ve sırasıyla radyum ve rutherfordium'da gösterilmiştir. Bu sözleşme tamamen estetik ve biçimlendirme pratikliği konusudur; nadiren kullanılan geniş formatlı bir periyodik tablo, tabanda altıncı ve yedinci sıraların (periyotların) parçaları olarak lantanit ve aktinit serilerini uygun yerlerine yerleştirir.

Aktinitler

Actin­ium 89 Ac

Thor­ium 90 Th

Protac­tinium 91 Pa

Ura­nium 92 U

Neptu­nium 93 Np

Pluto­nium 94 Pu

Ameri­cium 95 Am

Curium 96 Cm

Berkel­ium 97 Bk

Califor­nium 98 Cf

Einstei­nium 99 Es

Fer­mium 100 Fm

Mende­levium 101 Md

Nobel­ium 102 No

Lawren­cium 103 Lr

ilkel çürüme Sentetik Sınır elemanının doğal oluşumunu gösterir

Keşif, izolasyon ve sentez

Lantanitler gibi, aktinitler benzer özelliklere sahip bir elementler ailesi oluşturur. Aktinitler içerisinde iki örtüşen grup vardır: periyodik tablodaki uranyumu takip eden transuranyum elementleri ve plütonyumu takip eden transplütonyum elementleri. Doğada kayda değer miktarlarda bulunan (prometyum hariç) lantanitlerle karşılaştırıldığında çoğu aktinit nadirdir. Bunların çoğu doğada bile oluşmaz ve bunu yapanlar, sadece toryum ve uranyum bunu eser miktarlarından daha fazla yapar. En bol miktarda veya kolayca sentezlenen aktinitler uranyum ve toryumdur, bunu plütonyum, americium, aktinyum, protaktinyum, neptunyum ve curium izler.

Transuranium elementlerinin varlığı, 1934'teki deneyimlerine dayanarak Enrico Fermi tarafından önerildi. Bununla birlikte, o zamana kadar dört aktinit bilinmesine rağmen, lantanitlere benzer bir aile oluşturdukları henüz anlaşılmamıştır. Transuraniklerle ilgili erken araştırmalara hâkim olan görüş, 7. periyot'taki düzenli elementler oldukları ve sırasıyla 6. periyot'taki hafniyum, tantal ve tungsten'e karşılık gelen toryum, protaktinyum ve uranyum olduğu yönünde idi. Transuraniklerin sentezi kademeli olarak bu bakış açısını zayıflattı. 1944'te, küriyum 4'ün üzerindeki oksidasyon durumlarını gösteremediği bir gözlem (buna karşın, sözde 6. periyot'taki homologu, platin 6'nın oksidasyon durumuna ulaşabilir) Glenn Seaborg'u bir "aktinit hipotezi" formüle etmeye zorladı. Bilinen aktinitlerin ve daha fazla transuranik elementin keşfedilmesi üzerine yapılan çalışmalar, bu bakış açısını destekleyerek daha fazla veri sağlamıştır, ancak "aktinit hipotezi" ifadesi (“bir hipotez” olduğu kesin olarak kanıtlanmamış bir şey olduğu anlamına gelir) 1950'lerin sonlarında bilim adamları tarafından aktif olarak kullanılmaya devam edildi.

Şu anda, transplutonyum elemanlarının izotoplarını üretmek için iki ana yöntem vardır: (1) daha hafif elemanların nötronlarla ya da (2) hızlandırılmış yüklü parçacıklarla ışınlanması. İlk yöntem, nükleer reaktörler kullanarak yalnızca nötron ışınımı, büyük miktarlarda sentetik aktinitlerin üretilmesine izin verdiği için, uygulamalar için çok önemlidir; ancak, nispeten hafif elementlerle sınırlıdır. İkinci yöntemin avantajı, nötron ışıması sırasında oluşmayan plütonyumdan daha ağır olan elementlerin yanı sıra nötron eksikliği olan izotopların elde edilebilmesidir.

1962–1966'da Amerika Birleşik Devletleri'nde altı tane yeraltı nükleer patlaması kullanarak transplutonyum izotopları üretme girişimleri yapıldı. Patlama ürünlerini incelemek için testten hemen sonra patlama alanından küçük kaya numuneleri çıkarıldı, ancak bu izotopların nispeten uzun bir yarı-ömür ömrüne sahip olacağını öngörmesine rağmen, kütle sayısı 257'den büyük olan hiçbir izotop tespit edilemedi. Bu gözlem, ürünlerin yüksek hızı nedeniyle spontan fisyona ve nötron emisyonu ve nükleer fisyon gibi diğer bozunum kanallarına bağlandı.

Aktinyumdan uranyum'a

Uranyum ve toryum keşfedilen ilk aktinitlerdi. Uranyum 1789 yılında Alman kimyager Martin Heinrich Klaproth tarafından pitchblende cevherinde tanımlandı. Sadece sekiz yıl önce keşfedilen Uranüs gezegeninin adını verdi. Klaproth, nitrik asit içinde pitchblende eriterek ve çözeltiyi sodyum hidroksit ile nötralize ederek sarı bir bileşiği (muhtemelen sodyum diuranat) çökeltebildi. Daha sonra elde edilen sarı tozu kömürle azalttı ve metal için yanlış kullandığı siyah bir maddeyi çıkardı. Sadece 60 yıl sonra, Fransız bilim adamı Eugène-Melchior Péligot bunu uranyum oksit olarak tanımladı. Ayrıca metalik potasyum ile uranyum tetraklorürü ısıtmak suretiyle ilk uranyum metal örneğini izole etti. Uranyumun atom kütlesi daha sonra 120 olarak hesaplandı, ancak 1872'de Dmitri Mendeleev periyodiklik yasalarını kullanarak 240'a düzeltti. Bu değer 1882'de K. Zimmerman tarafından deneysel olarak doğrulandı.

Thorium oksit, Friedrich Wöhler tarafından Norveç'te bulunan (1827) Thorianite adlı mineralde bulunmuştur. Jöns Jacob Berzelius, 1828'de bu materyali daha ayrıntılı olarak nitelendirdi. Toryum tetraklorürün potasyum ile indirgenmesiyle metali izole etti ve İskandinav gökgürültüsü tanrısı ve şimşek Thor'un ardından toryum adını verdi. Aynı izolasyon yöntemi daha sonra Péligot tarafından uranyum için kullanıldı.

Aktinyum, 1899'da Marie Curie'nin asistanı André-Louis Debierne tarafından, radyum ve polonyumun çıkarılmasından sonra bırakılan pitchblende atıklarında keşfedildi. Maddeyi (1899'da) titanyuma benzer ve (1900'de) toryuma benzer olarak tanımladı. Ancak aktinyumun Debierne tarafından keşfedilmesi 1971 ve 2000'de sorgulandı, 1907'de Debierne'nin yayınlarının 1899-1900 yılları arasındaki önceki çalışmalarına aykırı olduğunu savundu. Bunun yerine, lantanuma benzer şekilde davranan emanium adında bir radyoaktif element keşfeden Friedrich Oskar Giesel’in 1902 eserinide anlatıyor. Aktinyum adı Yunanca aktis, aktinos (ακτίς, ακτίνος), yani ışın veya ışın anlamına gelir. Bu metal, kendi radyasyonuyla değil, yeni ürünlerin radyasyonu ile keşfedilmiştir. Aktinyum ve lantan ile düşük benzerlik arasındaki yakın benzerlik nedeniyle, saf aktinyum sadece 1950 yılında üretilebildi. Aktinit terimi, 1937'de muhtemelen Victor Goldschmidt tarafından tanıtıldı.

Protaktinyum 1900'de William Crookes tarafından izole edilmiştir. İlk olarak 1913 yılında, Kasimir Fajans ve Oswald Helmuth Göhring'in, ²³⁸U bozulma çalışmaları sırasında kısa ömürlü ^234mPa (yarı ömür 1.17 dakika) izotopları ile karşılaştığı tespit edildi. Yeni element brevium adını verdiler (kısaca Latince brevis'den); adı, 1918'de, Avusturyalı Lise Meitner ve Otto Hahn ve Almanya'dan Frederick Soddy ve John Cranston liderliğindeki iki bilim insanının bağımsız olarak keşfedildiği 1918’de protoactinium olarak değiştirildi (Yunanca πρῶτος + ἀκτίς) çok daha uzun ömürlü ²³¹Pa. Adı 1949 yılında protaktinyum kısaltıldı. Bu element, 1960 yılına kadar, A.G. Maddock İngiltere’deki meslektaşları, uranyumun cevherinden çıkarılmasından sonra kalan 60 ton atıktan 130 gram protaktinyumum izole etmiştir.

Neptunium ve üstü

Neptunium (Neptün gezegeni olarak adlandırılmıştır, Uranüs'ten bir sonraki gezegen, sonradan uranyum seçilmiştir) 1940 yılında Berkeley, California'da Edwin McMillan ve Philip H. Abelson tarafından keşfedilmiştir. ²³⁹Np izotopunu (yarı ömürü = 2.4 gün) uranyumun yavaş nötronlarla bombalanmasıyla ürettiler.Sentetik olarak üretilen ilk transuranium elementiydi.

Transuranium elementleri doğada oldukça büyük miktarlarda oluşmaz ve genellikle nükleer reaktörler ile yürütülen nükleer reaksiyonlar yoluyla sentezlenir. Örneğin, reaktör nötronlarıyla ışınlama altında, uranyum-238 kısmen plütonyum-239'a dönüşür:

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

Bu sentez reaksiyonu, Fermi ve ortakları tarafından, Manhattan Projesi'nin nükleer silahları ve ABD'nin savaş sonrası nükleer cephanesi için önemli miktarda plütonyum-239 üreten Hanford Bölgesi'ndeki reaktörlerin tasarımlarında kullanıldı.

En yüksek kütle sayılarına sahip olan aktinitler, bir parçacık hızlandırıcıda uranyum, plütonyum, curium ve kaliforniyumun azot, oksijen, karbon, neon veya bor iyonlarıyla bombalanmasıyla sentezlenir. Böylece, nobelium uranyum-238'i neon-22 ile bombardıman ederek üretildi.

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

Transplutonyum elementlerin ilk izotopları, americium-241 ve curium-242, 1944'te Glenn T. Seaborg, Ralph A. James ve Albert Ghiorso tarafından sentezlendi. Curium-242, plütonyum-239'un 32-MeV a-parçacıkları ile bombardıman edilmesiyle elde edildi.

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

Americium-241 ve curium-242 izotopları da bir nükleer reaktörde plütonyum ışınlamak suretiyle üretildi. İkinci element, radyum keşfettiği ve radyoaktivite konusundaki çalışmaları için kaydettiği Marie Curie ve kocası Pierre'den sonra seçildi.

Bombardıman curium-242'yi a-parçacıkları ile bir kaliforniyum ²⁴⁵Cf (1950) izotopuyla sonuçladı ve benzer bir prosedür 1949'da berkelium-243'ü americium-241'den verdi. Yeni unsurlar, İsveç'teki Ytterby köyünün ismini taşıyan lantanid homolog terbiyumu ile benzetilerek, Berkeley Kaliforniya'dan sonra seçildi.

1945 yılında, B.B. Cunningham, bir transplutonium elementinin ilk toplu kimyasal bileşiğini, yani americium hydroxide'i elde etti. Sonraki üç ila dört yıl boyunca, miligram miktarlarda americium ve mikrogram miktarlarda bodyum elde edildi; bu, berkelium (Thomson, 1949) ve californium izotoplarının üretilmesine izin verdi (Thomson, 1950). Bu elementlerin büyük miktarları sadece 1958'de (Burris B. Cunningham ve Stanley G. Thomson) üretildi ve ilk kaliforniyum bileşiği (0.3 ug CfOCl), sadece 1960'da B.B. Cunningham ve J.C. Wallmann tarafından elde edildi.

Einsteinium ve fermium, 1952-1953 yılları arasında, bir hidrojen bombasının ilk başarılı testi olan “Ivy Mike” nükleer testinden (1 Kasım 1952) ortaya çıktı. Uranyum-238'in patlamadan kaynaklanan büyük bir nötron akısına anında maruz kalması, uranyum-253 ve uranyum-255 dahil olmak üzere ağır uranyum izotopları üretti ve bunların ay-bozunması einsteinium-253 ve fermyum-255'i verdi. Yeni unsurların keşfedilmesi ve nötron yakalama konusundaki yeni veriler, Soğuk Savaş gerilimleri nedeniyle 1955 yılına kadar ABD ordusunun emirlerinde gizli tutuldu. Bununla birlikte, Berkeley ekibi, pintonyum-239'un nötron bombardımanı yoluyla sivil araçlarla einsteinium ve fermyum hazırlayabildi ve bu çalışmayı 1954'te elementler üzerinde ilk kez yapılan çalışma olmadığı için reddetti. “Ivy Mike” çalışmaları 1955’te yayınlandı ve yayınlandı. İlk önemli (submikrogramlar) einsteinium miktarları, 1961'de Cunningham ve arkadaşları tarafından üretildi, ancak bu henüz fermiyum için yapılmamıştır.

Mendelevium'un ilk izotopu, ²⁵⁶Md (yarı ömür 87 dak), Albert Ghiorso, Glenn T. Seaborg, Gregory R. Choppin, Bernard G. Harvey ve Stanley G. Thompson, Berkeley Radiation Laboratory’ün 60 inçlik siklotronunda alfa parçacıklarıyla ²⁵³E’lik bir hedefi bombalarken; bu, bir kerede bir atomun sentezlenmesini sağlayan herhangi bir elementin ilk izotopuydu.

İsveç (1957) ve Amerikan (1958) grupları tarafından nobelium izotopları elde etmek için birkaç girişimde bulunuldu ancak ilk güvenilir sonuç, 1992'de IUPAC tarafından kabul edildiği gibi, 1965'te Rus grubu (Georgy Flyorov ve ark.) tarafından ²⁵⁶No'nun sentezi idi. Deneylerinde, Flyorov ve ark. neon-22 ile uranyum-238'i bombaladı.

1961'de Ghiorso ve ark. Kalkeryumun (çoğunlukla kaliforniyum-252'nin) bor-10 ve bor-11 iyonları ile ışımasıyla ilk adrenyum izotopu elde edildi. Bu izotopun kütle sayısı o zaman açıkça belirlenememiştir (muhtemelen 258 veya 259). 1965 yılında ²⁵⁶Lr, Flyorov ve diğ. ²⁴³Am ve ¹⁸O. Böylece IUPAC, Dubna ve Berkeley'deki nükleer fizik ekiplerini lawrencium eş-keşifleri olarak tanıdı.

İzotopları

En önemli transplutonyum izotoplarının nükleer özellikleri
İzotop	Yarı ömür	% Olarak kendiliğinden fisyon olasılığı	Emisyon enerjisi (MeV) (% olarak verim)		Belirli aktivite (Bq/kg)
			α	γ	α, β-parçacık	fizyon
241Am	432.2(7) y	4.3(18)×10−10	5.485 (84.8) 5.442 (13.1) 5.388 (1.66)	0.059 (35.9) 0.026 (2.27)	1.27×1014	546.1
243Am	7.37(4)×103 y	3.7(2)×10−9	5.275 (87.1) 5.233 (11.2) 5.181 (1.36)	0.074 (67.2) 0.043 (5.9)	7.39×1012	273.3
242Cm	162.8(2) d	6.2(3)×10−6	6.069 (25.92) 6.112 (74.08)	0.044 (0.04) 0.102 (4×10−3)	1.23×1017	7.6×109
244Cm	18.10(2) y	1.37(3)×10−4	5.762 (23.6) 5.804 (76.4)	0.043 (0.02) 0.100 (1.5×10−3)	2.96×1015	4.1×109
245Cm	8.5(1)×103 y	6.1(9)×10−7	5.529 (0.58) 5.488 (0.83) 5.361 (93.2)	0.175 (9.88) 0.133 (2.83)	6.35×1012	3.9×104
246Cm	4.76(4)×103 y	0.02615(7)	5.343 (17.8) 5.386 (82.2)	0.045 (19)	1.13×1013	2.95×109
247Cm	1.56(5)×107 y	—	5.267 (13.8) 5.212 (5.7) 5.147 (1.2)	0.402 (72) 0.278 (3.4)	3.43×109	—
248Cm	3.48(6)×105 y	8.39(16)	5.034 (16.52) 5.078 (75)	—	1.40×1011	1.29×1010
249Bk	330(4) d	4.7(2)×10−8	5.406 (1×10−3) 5.378 (2.6×10−4)	0.32 (5.8×10−5)	5.88×1016	2.76×107
249Cf	351(2) y	5.0(4)×10−7	6.193 (2.46) 6.139 (1.33) 5.946 (3.33)	0.388 (66) 0.333 (14.6)	1.51×1014	7.57×105
250Cf	13.08(9) y	0.077(3)	5.988 (14.99) 6.030 (84.6)	0.043	4.04×1015	3.11×1012
251Cf	900(40) y	?	6.078 (2.6) 5.567 (0.9) 5.569 (0.9)	0.177 (17.3) 0.227 (6.8)	5.86×1013	—
252Cf	2.645(8) y	3.092(8)	6.075 (15.2) 6.118 (81.6)	0.042 (1.4×10−2) 0.100 (1.3×10−2)	1.92×1016	6.14×1014
254Cf	60.5(2) d	≈100	5.834 (0.26) 5.792 (5.3×10−2)	—	9.75×1014	3.13×1017
253Es	20.47(3) d	8.7(3)×10−6	6.540 (0.85) 6.552 (0.71) 6.590 (6.6)	0.387 (0.05) 0.429 (8×10−3)	9.33×1017	8.12×1010
254Es	275.7(5) d	< 3×10−6	6.347 (0.75) 6.358 (2.6) 6.415 (1.8)	0.042 (100) 0.034 (30)	6.9×1016	—
255Es	39.8(12) d	0.0041(2)	6.267 (0.78) 6.401 (7)	—	4.38×1017(β) 3.81×1016(α)	1.95×1013
255Fm	20.07(7) h	2.4(10)×10−5	7.022 (93.4) 6.963 (5.04) 6.892 (0.62)	0.00057 (19.1) 0.081 (1)	2.27×1019	5.44×1012
256Fm	157.6(13) min	91.9(3)	6.872 (1.2) 6.917 (6.9)	—	1.58×1020	1.4×1019
257Fm	100.5(2) d	0.210(4)	6.752 (0.58) 6.695 (3.39) 6.622 (0.6)	0.241 (11) 0.179 (8.7)	1.87×1017	3.93×1014
256Md	77(2) min	—	7.142 (1.84) 7.206 (5.9)	—	3.53×1020	—
257Md	5.52(5) h	—	7.074 (14)	0.371 (11.7) 0.325 (2.5)	8.17×1019	—
258Md	51.5(3) d	—	6.73	—	3.64×1017	—
255No	3.1(2) min	—	8.312 (1.16) 8.266 (2.6) 8.121 (27.8)	0.187 (3.4)	8.78×1021	—
259No	58(5) min	—	7.455 (9.8) 7.500 (29.3) 7.533 (17.3)	—	4.63×1020	—
256Lr	27(3) s	< 0.03	8.319 (5.4) 8.390 (16) 8.430 (33)	—	5.96×1022	—
257Lr	646(25) ms	—	8.796 (18) 8.861 (82)	—	1.54×1024	—

Aktinyumun otuz bir izotopu ve sekiz nükleidinin bazı uyarılmış izomerik durumları 2010'da tanımlandı. Doğada üç izotop, ²²⁵Ac, ²²⁷Ac ve ²²⁸Ac bulundu ve diğerleri laboratuarda üretildi; uygulamalarda sadece üç doğal izotop kullanılır. Actinium-225, radyoaktif neptunium serisinin bir üyesidir; ilk olarak 1947'de uranyum-233'ün bir çürüme ürünü olarak keşfedildi, yarı ömrü 10 gün olan bir a yayıcıdır. Aktinyum-225, aktinyum-228'den daha az temin edilebilir, ancak radyotraktör uygulamalarında daha ümit vericidir. Aktinyum-227 (yarı-ömür 21.77 yıl) tüm uranyum cevherlerinde, ancak küçük miktarlarda meydana gelir. Bir gram uranyum (radyoaktif dengede) sadece 2 × 10⁻¹⁰ gram ²²⁷Ac içerir. Aktinyum-228, ²²⁸Ra'nın çürümesinden oluşan radyoaktif toryum serisinin bir üyesidir; 6.15 saatlik yarı ömrü olan bir β⁻ yayıcıdır. Bir ton toryumda 5 x 10⁻⁸ gram ²²⁸Ac var. 1906 yılında Otto Hahn tarafından keşfedilmiştir.

Protaktinyumun 28 izotopları 212-239 kütle sayıları ve ayrıca üç uyarılmış izomerik durum ile bilinir. Doğada sadece ²³¹Pa ve ²³⁴Pa bulundu. Protaktinyum-231 (yarı ömür 32,760 yıl) hariç tüm izotoplar kısa ömürlüdür. En önemli izotoplar, uranyum-233'ün elde edilmesinde bir ara ürün olan ve protaktinyumun yapay izotopları arasında en uygun olan ²³¹Pa ve ²³³Pa'dır. ²³³Pa yarı ömrü ve γ radyasyon enerjisine sahiptir ve bu nedenle protaktinyum kimyasının çalışmalarında kullanılmıştır. Protactinium-233, yarı ömrü 26.97 gün olan bir β yayıcıdır.

Uranyum hem doğal hem de sentetik izotop sayısı en fazla 25'tir. Kütle sayıları 215–242 (220 ve 241 hariç) ve bunların üçü, ²³⁴U, ²³⁵U ve ²³⁸U, doğada kayda değer miktarlarda var. Diğerleri arasında en önemlisi, yavaş nötronlar tarafından ışınlanan ²³²Th'nin dönüşümünün son ürünü olan ²³³U'dur. ²³³U, düşük enerjili (termal) nötronlar gibi çok daha yüksek bir fisyon verimliliğine sahiptir; ²³⁵U ile. Çoğu uranyum kimya çalışması, 4.4 × 10⁹ yıllık uzun ömürlü olması nedeniyle uranyum-238'de yapılmıştır.

Kütle sayıları 219, 220 ve 223-244 olan 23 izotop türü; hepsi çok radyoaktif. Bilim adamları arasında en popüler olanları uzun ömürlü 237Np (t_1/2 = 2.20 × 10⁶ yıl) ve kısa ömürlü ²³⁹Np, ²³⁸Np (t_1/2 ~ 2 gün).

Amerikyum'un onsekiz izotopları 229 den (231 hariç), 247 kütle numaraları ile bilinir. Bunlardan en önemlisi alfa yayıcı olan ve aynı zamanda yumuşak ama yoğun γ ışınları yayan ²⁴¹Am ve ²⁴³Am; her ikisi de izotopik olarak saf bir formda elde edilebilir. Americium'un kimyasal özellikleri ilk önce ²⁴¹Am ile çalışılmış, ancak daha sonra radyoaktif maddenin 20 kat daha az olduğu ²⁴³Am'a kaydırılmıştır. ²⁴³Am'ın dezavantajı, veri analizinde göz önünde bulundurulması gereken kısa ömürlü bir ürün izotopu ²³⁹Np'nin üretimidir.

19 izotop arasında en ulaşılabilir ²⁴²Cm ve ²⁴⁴Cm; α-yayıcıdırlar, ancak amerikaum izotoplarından çok daha kısa ömürlüdürler. Bu izotoplar neredeyse hiç radyasyon yaymaz, ancak ilişkili nötron emisyonları ile kendiliğinden bölünmeye uğrarlar. Daha uzun ömürlü olan küryum izotopları (^245-248Cm, tümü α yayıcılar), plütonyum veya americiumun nötron ışıması sırasında bir karışım halinde oluşur. Kısa ışıma üzerine, bu karışıma ²⁴⁶Cm hakimdir ve daha sonra ²⁴⁸Cm birikmeye başlar. Bu izotopların her ikisi, özellikle ²⁴⁸Cm, daha uzun bir yarı ömre (3.48 × 10⁵ yıl) sahiptir ve ²⁴²Cm ve ²⁴⁴Cm'den daha fazla kimyasal araştırma yapmak için daha elverişlidir, ancak aynı zamanda kendiliğinden bölünme oranları da oldukça yüksektir. ²⁴⁷Cm, küryum izotopları arasında (1.56 × 10⁷ yıl) en uzun ömre sahiptir, ancak termal nötronların neden olduğu güçlü fisyon nedeniyle büyük miktarlarda oluşmaz.

Onbeş izotop, 233-234, 236 ve 238-252 kütle sayıları ile tanımlandı. Büyük miktarlarda sadece ²⁴⁹Bk mevcuttur; 330 günlük göreceli olarak kısa bir yarı ömre sahiptir ve çoğunlukla tespit için elverişli olmayan yumuşak β partikülleri yayar. Alfa radyasyonu oldukça zayıftır (adyasyona göre % 1.45 × 10⁻³), ancak bu izotopu tespit etmek için bazen kullanılır. ²⁴⁷Bk, 1.380 yıllık uzun bir yarı ömre sahip bir alfa yayıcıdır, ancak kayda değer miktarlarda elde etmek zordur; kütle sayısı 248'in altında olan, izometrik izotopların stabilitesinden dolayı plütonyumun nötron ışıması üzerine oluşmaz.

Nükleer reaktörlerde kütle sayıları 237-256 olan 20 kaliforniyum izotopları; californium-253 bir β yayıcıdır ve gerisi α yayıcıdır. Kütle sayıları (²⁵⁰Cf, ²⁵²Cf ve ²⁵⁴Cf) olan izotoplar yüksek bir spontan fisyon oranına sahiptir, özellikle ²⁵⁴Cf, bunun %99.7'si spontan fisyon ile azalır. Californium-249 nispeten uzun bir yarı ömre (352 yıl), zayıf spontan fisyona ve tanımlanmasını kolaylaştıran güçlü γ emisyonuna sahiptir. ²⁴⁹Cf, ana izotop ²⁴⁹Bk'nin yavaş β-çürümesi ve nötronlarla etkileşimin büyük bir kesiti nedeniyle nükleer bir reaktörde büyük miktarlarda oluşmaz, ancak but-bozunum ürünü olarak izotopik olarak saf biçimde birikir (önceden seçilmiş) ²⁴⁹Bk. Plütonyumun reaktör ışımasıyla üretilen kaliforniyum çoğunlukla ²⁵⁰Cf ve ²⁵²Cf'den oluşur, ikincisi büyük nötron akışkanları için baskındır ve çalışması güçlü nötron radyasyonu tarafından engellenir.

Bazı transplutonyum izotop çiftlerinin özellikleri

Ana izotop	t1/2	izotop ürünü	t1/2	Radyoaktif denge kurma zamanı
243Am	7370 yıl	239Np	2.35 gün	47.3 gün
245Cm	8265 yıl	241Pu	14 yıl	129 yıl
247Cm	1.64×107 yıl	243Pu	4.95 saat	7.2 gün
254Es	270 gün	250Bk	3.2 saat	35.2 saat
255Es	39.8 gün	255Fm	22 saat	5 gün
257Fm	79 gün	253Cf	17.6 gün	49 gün

Bilinen 18 einsteinium izotopu arasında 240 ila 257 kütle sayıları ile en uygun olanı ²⁵³Es'dir. 20,47 günlük yarı ömre sahip bir α-yayıcı, kaliforniyumun izotoplarına kıyasla nispeten zayıf bir γ emisyonu ve küçük bir spontan fisyon hızındadır. Uzun süreli nötron ışıması da uzun ömürlü bir izotop ²⁵⁴Es üretmektedir (t_1/2 = 275,5 gün).

Yirmi tane fermium izotopları 241-260 kütle sayıları ile bilinmektedir. ²⁵⁴Fm, ²⁵⁵Fm ve ²⁵⁶Fm, kısa bir yarı ömre (saat) sahip a-yayıcılardır; bu, önemli miktarlarda izole edilebilir. ²⁵⁷Fm (t_1/2 = 100 gün) uzun süreli ve güçlü ışınlama sonrasında birikir. Tüm bu izotoplar, kendiliğinden fisyon oranlarının yüksek olması ile karakterize edilir.

Bilinen 16 mendelevium izotopu (245 ila 260 kütle sayısı) arasında en çok çalışılan, ²⁵⁶Md'dir ve bu, çoğunlukla 77 dakikalık yarı ömrü ile elektron yakalama (α-radyasyonu %%10) azalır. Başka bir alfa yayıcıs, ²⁵⁸Md, 53 günlük yarı ömre sahiptir. Bu izotopların her ikisi de nadir einsteiniumdan (sırasıyla ²⁵³Es ve ²⁵⁵Es) üretilir, bu da kullanılabilirliklerini sınırlar.

Nobeliumun uzun ömürlü izotopları ve lawrencium'nin (ve daha ağır elementlerin) izotopları nispeten kısa yarı ömürlere sahiptir. Nobelium için, kütle sayıları 250-260 ve 262 olan 11 izotop bilinmektedir. Nobelium ve lawrencium'nin kimyasal özellikleri ²⁵⁵No (t_1/2 = 3 dak) ve ²⁵⁶Lr (t_1/2 = 35 s) ile çalışılmıştır. En uzun ömürlü nobelium izotop, ²⁵⁹No, yaklaşık 1 saatlik bir yarı ömre sahiptir. Lawrencium, 252-262 ve 266 kütle sayıları ile bilinen 12 izotopa sahiptir. Hepsinden en istikrarlı olanı, yarı ömrü 11 saat olan ²⁶⁶Lr'dir.

Bunların arasında, doğada, izlerden daha fazla bir şeyde algılanabilecek yeterli miktarda meydana gelen ve aktinitlerin atomik ağırlıklarına ölçülebilir bir katkısı olan tek izotoplar ilkel ²³²Th, ²³⁵U ve ²³⁸U ve üç uzun ömürlüdür. doğal uranyum, ²³⁰Th, ²³¹Pa ve ²³⁴U bozunum ürünleridir. Doğal toryum %0.02 (2)% ²³⁰Th ve 99.98 (2)% ²³²Th; doğal protaktinyum %100 ²³¹Pa'dan oluşur; ve doğal uranyum % 0,0054 (5)% ²³⁴U,% 0,7204 (6)% ²³⁵U ve %99,252 (10)% ²³⁸U'dan oluşur.

Doğadaki Dağılımı

Toryum ve uranyum, 16 ppm ve 4 ppm kütle konsantrasyonları ile doğada en bol bulunan aktinitlerdir. Uranyum çoğunlukla yer kabuğunda, siyah rengi nedeniyle pitchblende olarak da bilinen uraninit minerallerinde bulunan oksitlerin bir karışımı olarak ortaya çıkar. Carnotit (KUO₂VO₄·3H₂O) ve autunite (Ca(UO₂)₂(PO₄)₂·nH₂O) gibi onlarca başka uranyum minerali vardır. Doğal uranyumun izotopik bileşimi ²³⁸U (nispi bolluk %99.2742), ²³⁵U ( %0.7204) ve ²³⁴U (% 0.0054); Bunların ²³⁸U'su 4,51 × 10⁹ yıllık en büyük yarı ömre sahiptir. 2009 yılında dünya çapındaki uranyum üretimi Kazakistan'da %27,3 maden olan 50,572 tona ulaşmıştır. Diğer önemli uranyum madenciliği ülkeleri Kanada (% 20,1), Avustralya (% 15,7), Namibya (% 9,1), Rusya (% 7,0) ve Nijer'dir (% 6,4).

Uranyum ve toryum cevherlerinde plütonyum içeriği

Ore	Konum	Uranyum içeriği, %	Kütle oranı 239Pu/ore	oran 239Pu/U (×1012)
Uraninit	Kanada	13.5	9.1×10−12	7.1
Uraninit	Kongo	38	4.8×10−12	12
Uraninit	Colorado, ABD	50	3.8×10−12	7.7
Monazit	Brezilya	0.24	2.1×10−14	8.3
Monazit	kuzey Carolina, ABD	1.64	5.9×10−14	3.6
Fergusonit	-	0.25	<1×10−14	<4
Carnot	-	10	<4×10−14	<0.4

En bol miktarda toryum mineralleri, thorianit (ThO₂), thorite (ThSiO₄) ve monazit, ((Th,Ca,Ce)PO₄) 'dür. Çoğu toryum mineralleri uranyum içerir; ve hepsinde, lantanitlerin önemli bir kısmı vardır. Zengin toryum mineral birikimi Amerika Birleşik Devletleri'nde (440.000 ton), Avustralya ve Hindistan'da (her biri ~ 300.000 ton) ve Kanada'da (~ 100.000 ton) bulunmaktadır.

Dünya kabuğundaki aktinyumun bolluğu sadece 5×10⁻¹⁵%.'tir. Aktinyum çoğunlukla uranyum içeren fakat aynı zamanda diğer minerallerde de, daha küçük miktarlarda bulunur. Çoğu doğal nesnede aktinyum içeriği, ana izotop ²³⁵U'nun izotopik dengesine tekabül eder ve zayıf Ac göçünden etkilenmez. Protaktinyum dünya kabuğunda aktinyumdan daha fazla miktarda (% 10⁻¹²) bulunur. 1913 yılında Uranyum cevherinde Fajans ve Göhring tarafından keşfedildi. Aktinyum olarak protaktinyum dağılımı ²³⁵U'yu takip eder.

En uzun ömürlü neptunyum ^237Np izotopunun yarı ömrü, Dünya'nın yaşına göre ihmal edilebilir. Böylece neptunyum doğada diğer izotopların ara bozunma ürünleri olarak üretilen ihmal edilebilir miktarlarda bulunur. Uranyum minerallerinde plütonyum izleri ilk kez 1942'de bulundu ve ²³⁹Pu'da daha sistematik sonuçlar tabloda özetlendi (bu örneklerde başka hiçbir plütonyum izotopu tespit edilememiştir). Uzun ömürlü plütonyum olan ²⁴⁴Pu izotopunun bolluğunun üst sınırı, ²⁴⁴Pu,% 3 × 10⁻²⁰'dir. Ay toprağı örneklerinde plütonyum tespit edilememiştir. Doğadaki kıtlığı nedeniyle, çoğu plütonyum sentetik olarak üretilir.

Çıkarma

Aktinitlerin bolluğu nedeniyle, bunların çıkarılması karmaşık, çok adımlı bir işlemdir. Aktinitlerin florürleri genellikle kullanılır, çünkü suda çözünmezler ve redoks reaksiyonları ile kolayca ayrılabilirler. Florürler kalsiyum, magnezyum veya baryum ile indirgenir:

${\begin{array}{l}{}\\{\ce {2AmF3{}+3Ba->[{\ce {1150-1350^{\circ }C}}]3BaF2{}+2Am}}\\{\ce {PuF4{}+2Ba->[{\ce {1200^{\circ }C}}]2BaF2{}+Pu}}\\{\ce {UF4{}+2Mg->[{\ce {>500^{\circ }C}}]U{}+2MgF2}}\\{}\end{array}}$

Aktinitler arasında toryum ve uranyum izole edilmesi en kolay olanıdır. Toryum çoğunlukla monazitten çıkarılır: toryum pirofosfat (ThP₂O₇) nitrik asit ile reaksiyona sokulur ve üretilen toryum nitrat tribütil fosfat ile işleme tabi tutulur. Nadir topraktaki safsızlıklar, sülfat çözeltisindeki pH arttırılarak ayrılır.

Başka bir ekstraksiyon yönteminde monazit, 140° C'de %45 sulu bir sodyum hidroksit çözeltisi ile ayrıştırılır. Karışık metal hidroksitler ilk önce özütlenir, 80° C'de süzülür, suyla yıkanır ve konsantre hidroklorik asit ile çözülür. Daha sonra, asidik çözelti hidroksitlerle pH = 5.8'e nötrleştirilir, bu da ~% 3 nadir toprak hidroksitleri ile kirlenmiş toryum hidroksitin (Th(OH)₄) çökelmesine neden olur; nadir toprak hidroksitlerinin geri kalanı çözelti içinde kalır. Toryum hidroksit inorganik bir asit içinde eritilir ve daha sonra nadir toprak elementlerinden saflaştırılır. Etkili bir yöntem, nitrik asit içerisinde toryum hidroksitin çözünmesidir, çünkü elde edilen çözelti organik çözücüler ile ekstre edilerek saflaştırılabilir:

Th(OH)₄ + 4 HNO₃ → Th(NO₃)₄ + 4 H₂O

Metalik toryum, inert bir atmosferde kalsiyum ile reaksiyona sokularak susuz oksit, klorür veya florürden ayrılır:

ThO₂ + 2 Ca → 2 CaO + Th

Bazen toryum, grafit potada 700-800° C'de sodyum ve potasyum klorür karışımında bir florürün elektroliziyle çıkarılır. Kristal çubuk işlemi ile yüksek oranda saf toryum iyodüründen elde edilebilir.

Uranyum cevherlerinden çeşitli şekillerde elde edilir. Bir yöntemde, cevher yakılır ve daha sonra uranyumun çözünmüş bir duruma dönüştürülmesi için nitrik asit ile reaksiyona sokulur. Solüsyonun kerosen içindeki bir tributil fosfat (TBP) çözeltisi ile işlenmesi, uranyumu organik bir UO₂(NO₃)₂(TBP)₂ formuna dönüştürür. Çözünmeyen safsızlıklar süzülür ve uranyum (NH₄)₂U₂O₇ gibi hidroksitlerle veya UO₄·2H₂O olarak hidrojen peroksit ile reaksiyona sokulur.