Actinium

Actinium - chemisches Symbol Ac, Ordnungszahl 89 - ist ein silberweißes, metallisches, in kubisch dichtester Kugelpackung kristallisierendes, radioaktives, im Dunkeln leuchtendes, chemisches Element und Anfangsglied der Elementgruppe der so genannten Actinoide.

Die Chemie des Actiniums ist geprägt von der Oxidationsstufe +3; auf Grund der radioaktiven Eigenschaften und der geringen Verfügbarkeit sind jedoch nur wenige Actinium-Verbindungen bekannt bzw. charakterisiert worden. Neben den Actiniumhalogeniden sind dies einige Sauerstoff-Verbindungen sowie Actiniumphosphat und -oxalat.

Das Actinium tritt in der Natur nur in äußerst kleinen Mengen auf. So enthält beispielsweise 1 Tonne Uran-Erz - ein Hauptvorkommen des Elements - etwa 0,2 Milligramm und eine Tonne Thorium-Erz nur 5 Nanogramm. Dementsprechend ist die Isolierung und Gewinnung des Actiniums aus derartigen Quellen unpraktisch und unwirtschaftlich.

Stattdessen wird das Metall in Milligrammmengen durch die Neutronenbestrahlung von ²²⁶Radium in einem Kernreaktor hergestellt; die Ausbeute beträgt etwa 2% des eingesetzten Radiumgewichts:

 

Übersicht: Allgemeine Daten zum Actinium

 

Das Ac-Atom - und damit das chemische Element Actinium - ist eindeutig durch die 89 positiv geladenen Protonen im Atomkern definiert. Für den elektrischen Ausgleich im ungeladenen Actinium-Atom sorgt die gleiche Anzahl an Elektronen.

Für Unterschiede bei den Atomkernen sorgen die Kernbausteine der Neutronen. Diese Atomsorten werden unter dem Begriff Actinium-Isotope bzw. Actinium-Nuklide zusammengefasst (Isotopen-Daten: siehe dort).

Die irdischen Actinium-Vorkommen bestehen aus den beiden Nukliden Ac-227 und Ac-228, von denen ²²⁷ Ac das stabilere Isotop ist. Die relative Atommasse wird daher mit 227 u angegeben.

 

Elektronenkonfiguration

Symbol	OZ	Kurzform	1s	2s	2p	3s	3p	3d	4s	4p	4d	4f	5s	5p	5d	5f	6s	6p	6d	6f	7s	7p
Ac	89	[Rn] 6d1 7s2	2	2	6	2	6	10	2	6	10	14	2	6	10		2	6	1		2

 

Ionisierungsenergien

Die folgende Tabelle listet die Bindungsenergien bzw. die Ionisierungsenergien IE, also die erforderliche Energie in Elektronenvolt (eV), um ein bestimmtes Elektron von einem Actinium-Atom zu trennen.

1. IE:

5,17 eV

2. IE:

11,75 eV

3. IE:

eV

4. IE:

eV

5. IE:

eV

6. IE:

eV

 

Elektronenbindungsenergie

Die nachfolgende Tabelle listet die Elektronenbindungsenergien der einzelnen Actinium-Elektronen in den jeweiligen Orbitalen auf. Die Werte sind in Elektronenvolt (eV) angegeben.

K	LI	LII	LIII
1s	2s	2p1/2	2p3/2
106755	19840	19083	15871

 

MI	MII	MIII	MIV	MV
3s	3p1/2	3p3/2	3d3/2	3d5/2
5002	4656	3909	3370	3219

 

NI	NII	NIII	NIV	NV	NVI	NVII
4s	4p1/2	4p3/2	4d3/2	4d5/2	4f5/2	4f7/2
1269	1080	890	675	639	319	319

 

OI	OII	OIII	OIV	OV
5s	5p1/2	5p3/2	5d3/2	5d5/2
272	215	167	80	80

 

Weitere Daten

 

Ionenradius

Ionenradius des Actinium(III)-Kations in pm:

Ion	KoZ	Ieffektiv	Ikristall	Anmerkungen
Ac3+	6	112

 

Spektrallinien des Actiniums

Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Emissionsspektrum des Actiniums mit den charakteristischen Spektrallinien im sichtbaren Wellenlängenbereich zwischen 400 und 700 nm:

 

 

Die Chemie des Actinium ist geprägt von den drei Valenzelektronen. Auf Grund der vollständigen Überlappung der s- und d-Niveaus sind diese drei Elektronen energetisch gleichwertig; daraus resultiert - wie auch bei den anderen Elementen der Scandium-Gruppe - die bevorzugte Oxidationsstufe +3 des Actiniums in den Actinium-Verbindungen.

 

Chemische Daten

 

Standardpotentiale

Normalpotential des Actiniums:

E0 (V)	Nox	Name Ox.	Ox.	e-	⇔	Red.	Name Red.	Nox
-2,2	+ III	Actinium(III)-Kation	Ac3+	+ 3 e-	⇔	Ac (s)	Actinium	0

 

Die nachfolgende Tabelle führt einige physikalische Daten sowie Materialeigenschaften auf. Soweit nicht anders vermerkt beziehen sich die Werte auf Actinium-227.

 

[1] - H. W. Kirby:
The Discovery of Actinium.
In: Isis, 1971, DOI 10.1086/350760.

[2] - Maryline G. Ferrier et al.:
Spectroscopic and computational investigation of actinium coordination chemistry.
In: Nature Communications, 2016, DOI 10.1038/ncomms12312, open access.

 

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Kategorie: Chemische Elemente

Aktualisiert am 15.05.2020.

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