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. Hier folgt die Nomenklatur der IUPAC aber 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[Bearbeiten]

  • 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.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Physikalische Eigenschaften[Bearbeiten]

Alle Actinoide sind radioaktiv und gehören zu den Metallen. 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[Bearbeiten]

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[Bearbeiten]

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

Verbindungen[Bearbeiten]

Oxide[Bearbeiten]

Die vierwertigen Oxide der Actinoide kristallisieren im kubischen Kristallsystem; der Strukturtyp ist der CaF2-Typ (Fluorit) mit der Raumgruppe Fm3m 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 Strukturformel
__ An4+     __ O2−
Raumgruppe Fm \bar3 m
Koordinationszahlen An[8], O[4]
Gitterkonstanten 550,5 pm 547 pm 543 pm 540 pm 533 pm 536 pm 533 pm 531 pm

Halogenide[Bearbeiten]

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 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 Kristallstruktur des UCl3-Typs
__ An3+     __ Cl
Raumgruppe P6_3/m \;
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[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Wolfgang Liebscher, Ekkehard Fluck: Die systematische Nomenklatur der anorganischen Chemie. Springer, Berlin 1999, ISBN 3-540-63097-X.
  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.
  4. Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 1956; ISBN 978-3-11-017770-1.
  5. dtv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 224.
  6. a b Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com entnommen.
  7. a b 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[Bearbeiten]