アクチノイドの日常使用

周期表の希少元素の終わりに近づいています。アクチニドとして知られる最後のセクションは、表の一番下にあり、原子番号が 90 から 109 までのすべての元素が含まれています。あなたがたまたま粒子加速器の近くに住んでいない限り、研究室。アクチノイドの特性、それらがどれだけ豊富で、周期表の他の元素との違いを見てみましょう.

アクチニドの特性の説明

15 の要素がアクチニドの分類に該当するという事実にもかかわらず、自然界ではそのうちの 5 つしかありません。何十年もの間、周期表は原子番号 92 のウランで終わりました。放射性元素は、これまでに発見された中で最も重い元素であり、科学者は、1940 年にネプツニウムが発見されるまで、これより重い元素が見つかるとは考えていませんでした。 /P>

豆知識 :ウランに続くアクチニド グループのすべての元素は、超ウラン、またはウランより重いものとして分類されます。

アクチニド グループの要素は次のとおりです。

これらのうちの 2 つは、地球の地殻に見られます。トリウムとウランです。プルトニウムとネプツニウムは、ウラン鉱脈から発見されています。アクチニウムとプロタクチニウムはどちらも、トリウムとウランの崩壊中に現れます。

これらの元素の残りはすべて合成と見なされ、実験室または粒子加速器で生成されます。

豆知識 :ファミリーの最後のアクチニドであるローレンシウムよりも重い元素が存在しますが、それらはランタニドまたは希土類元素グループに属します.

化学的および物理的特性

アクチニド族のすべての元素は放射性が高いです。今日まで、アクチノイドの安定同位体は発見されていません。金属は空気に触れるとすぐに変色し、発火することさえあります。また、非常に可鍛性と延性があり、成形や形成が容易ですが、これらの要素を素手で扱いたくはありません。それらはすべて室温で固体であり、沸騰水または希酸に入れると水素ガスを生成します。

これらの要素はすべて陽性です。それらが他の元素と反応すると、かなり簡単に電子を放出して陽イオンを形成します。アクチニウムを除く各元素には、発見または作成できる複数の同素体、異なる物理的形態があります。プルトニウムには少なくとも 6 つの同素体があります!

このエレメンタルファミリーのすべてのメンバーも常磁性です。これは、磁極への弱い吸引力を示すことはできますが、本質的に磁気を帯びておらず、磁場を取り除くと磁気を保持しないことを意味します。

実際のアプリケーション

アクチニドの特性により、日常生活でこれらの元素のほとんどに遭遇することはありません.ただし、実際のアプリケーションがないわけではありません。

ウラン

ウランは、アクチニド族で最も一般的な希土類元素です。そのさまざまな同位体は、さまざまな業界で用途があります。これらの同位体はすべて、実際にはアクチニド族のすべての元素であり、本質的に放射性であり、さまざまな半減期があります。 「半減期」という用語は、サンプルの半分が崩壊するのにかかる時間を指します。最も豊富な同位体であるウラン 238 は半減期が非常に長いため、現在存在する同位体の半分は、約 45 億年前に地球が誕生してから存在しています。

ウランの用途

• 発電: ウラン 235 は、地球上で自然に発生する唯一の核分裂性同位体です。原子力発電所では、この核分裂反応によってクリーン エネルギーを生成できます。
• 武器: おそらく、ウランの最も有名な用途は核兵器です。クリーン エネルギーを生み出す同じ核分裂反応は、大量の破壊力を放出することもあります。
• バラスト、弾薬、防具: 使用によってウランの放射能が枯渇すると、後に残るのは超高密度の金属です。劣化ウランは、弾薬、鎧、船のバラストとして使用されています。

トリウム

トリウムはおそらくアクチニドの中で最も一般的なものですが、それは、周りにたくさんあるという意味ではありません.平均して、トリウム鉱山は毎年数百トンしか生産しません.

トリウムの用途

• 核燃料: ウラン 235 は唯一の核分裂性燃料かもしれませんが、唯一の選択肢ではありません。トリウム 232 に中性子を衝突させると、トリウム 233 になり、それが崩壊してウラン 233 になります。
• ウェルスバッハ マントル: トリウムは、ウェルスバッハ マントルとして知られるタイプのガス ランタンにも使用されています。ガスの炎で加熱すると、鮮やかな白い光で輝きます。
• クルーシブル: トリウムの融点は華氏 3,100 度と非常に高く、沸点は華氏 8,100 度であるため、高温るつぼに最適です。

プルトニウム

プルトニウムは別の核分裂性アクチニドですが、地球の地殻では自然には発生しません。代わりに、それはネプツニウム 238 の崩壊の副産物です。興味深いアクチニドの事実:科学者は 1941 年にそれを発見しましたが、情報は第二次世界大戦後の 1946 年まで広まりませんでした。

プルトニウムの用途

• 宇宙船のパワー: プルトニウムは、長期ミッションに送られる宇宙船に人気のある選択肢です。現在火星の表面を探査しているキュリオシティ ローバーは、4.8 キログラムのプルトニウム 238 を動力源とする放射性同位体熱電発電機を使用しています。
• 核兵器: ウランと同様に、プルトニウムも原子兵器の製造に使用されます。
• ペースメーカー: プルトニウムを動力とするペースメーカーはもうありませんが、デバイスの寿命を延ばすため、何十年もの間オプションでした。

カリフォルニア

カリフォルニウムは、地球上で自然に発生しないもう 1 つのアクチノイドです。代わりに、キュリウム 242 にヘリウム イオンが衝突したときに残ったものです。しかし、それは長くは続かない - 少なくとも他のアクチノイドと比較すると.カリフォルニウム 252 は約 2.6 年しか持続せず、カリフォルニウム 245 の半減期はわずか 45 分です。

カリフォルニアの用途

• 貴金属の識別: カリフォルニウムは中性子を生成します。検出装置に組み込むと、金や銀などの貴金属を即座に検出して識別できます。サンプルをラボに送る必要はありません。
• 水分計: 同じ中性子は、井戸の油層と水層を検出するのにも役立ちます。
• 金属疲労の検出: カリフォルニウム中性子は、航空機の金属疲労を検出することもでき、小さな問題が大きな問題になるのを防ぎます。

キュリウムとアメリシウム

キュリウムはマリー・キュリーと夫のピエールにちなんで名付けられました。マリーは、当時の世界有数の化学者の 1 人であり、放射性同位体に関する私たちの理解を加速させました。アメリシウムとキュリウムはどちらも自然には発生せず、最小限の用途しかありません.

キュリウムとアメリシウムの用途

• 宇宙船の燃料: キュリウムとアメリシウムはどちらも大量のエネルギーを生成するため、プルトニウムを動力源とする船やローバーから離れれば、宇宙船の燃料として最適な選択肢となる可能性があります。
• 煙感知器: 米国の煙感知器の約 80% には、デバイスが大気中の煙を検出できるようにするアメリシウム 241 が含まれています。
• がん治療: アメリシウム 241 は、がん治療のための小線源治療で使用される放射性同位元素の 1 つです。

結論

多くの保護具と適切な専門知識がない限り、次のラボ実験にアクチノイドを含めたくありません.これらの要素の固有の放射能は、それらを危険にします.キュリー夫人の研究ノートは、彼女の死後 1 世紀近く経った今でも放射性を帯びており、おそらくあと 1,500 年は放射性を保つでしょう。彼女の体でさえ、生前に非常に多くの放射能を吸収したため、鉛で裏打ちされた棺に埋葬されています。

キュリー夫人は、自分の名前が付けられたアクチノイドを扱っていなかったかもしれませんが、別の放射性元素であるポロニウムを発見しました。彼女は母国ポーランドにちなんで名付けました。ポロニウムはウランの100倍の放射能を持っています。彼女はおそらく、彼女の死後、私たちがどれだけ多くの新しい放射性元素を発見したかを見ることに魅了されるでしょう.これらの元素は日常生活で目にすることはないかもしれませんが、アクチノイドの特性には、現代の生活や宇宙探査を可能にするのに役立つ多くの用途があります。

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