Gruppe-Ac-Element

Actinoide [-noˈiːdə] („Actiniumähnliche“; griech.: Endung -oeides „ähnlich“) ist eine Gruppenbezeichnung 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

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Alle Actinoide sind radioaktiv und gehören zu den Metallen. Einige sind in feinverteiltem Zustand pyrophor. Alle Actinoide bilden dreifach geladene Ionen, sie werden wie das Actinium als Untergruppe der 3. Nebengruppe aufgefasst.

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.

Begriffliche Abgrenzung

  • 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.

Verbindungen

Farben der Actinoid-Ionen in wässriger Lösung

Oxidationszahl[3][4]8990919293949596979899100101102103
+3Ac3+
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+
 
+4Th4+
farblos
Pa4+
blassgelb
U4+
smaragdgrün
Np4+
gelbgrün
Pu4+
orangebraun
Am4+
gelbrot
Cm4+
blassgelb
Bk4+
beige
Cf4+
grün
+5PaO2+
farblos
UO2+
blasslila
NpO2+
grün
PuO2+
rotviolett
AmO2+
gelb
+6UO22+
gelb
NpO22+
rosarot
PuO22+
rosagelb
AmO22+
zitronengelb
+7NpO23+
tiefgrün
PuO23+
blaugrün
(AmO65-)
dunkelgrün

Oxide

Die vierwertigen Oxide der Actinoide kristallisieren im kubischen Kristallsystem; der Strukturtyp ist der CaF2-Typ (Fluorit) mit der Raumgruppe und den Koordinationszahlen An[8], O[4].

Dioxide der Actinoide[5]
NameThoriumdioxidProtactinium(IV)-oxidUran(IV)-oxidNeptunium(IV)-oxidPlutonium(IV)-oxidAmericium(IV)-oxidCurium(IV)-oxidBerkelium(IV)-oxidCalifornium(IV)-oxid
CAS-Nummer1314-20-112036-03-21344-57-612035-79-912059-95-912005-67-312016-67-012010-84-312015-10-0
PubChem1480810916
SummenformelThO2PaO2UO2NpO2PuO2AmO2CmO2BkO2CfO2
Molare Masse264,04 g·mol−1
 
263,035 g·mol−1
 
270,03 g·mol−1
 
269,047 g·mol−1
 
276,063 g·mol−1
 
275,06 g·mol−1
 
je nach Isotop:
270–284 g·mol−1
279,069 g·mol−1
 
283,078 g·mol−1
 
Schmelzpunkt3390 °C2878 °C2600 °C2400 °C1000 °C (Zers.)380 °C (Zers.)
Siedepunkt4400 °C2800 °C
Strukturformel
An4+: __  /  O2-: __
Raumgruppe
KoordinationszahlenAn[8], O[4]
Gitterkonstanten540 pm536 pm533 pm531 pm

Halogenide

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 und zwei Formeleinheiten pro Elementarzelle.[6]

Dreiwertige Chloride der Actinoide[5]
NameUran(III)-chloridNeptunium(III)-chloridPlutonium(III)-chloridAmericium(III)-chloridCurium(III)-chloridBerkelium(III)-chloridCalifornium(III)-chlorid
CAS-Nummer10025-93-120737-06-813569-62-513464-46-513537-20-713536-46-413536-90-8
PubChem167444
SummenformelUCl3NpCl3PuCl3AmCl3CmCl3BkCl3CfCl3
Molare Masse344,387 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
 
Schmelzpunkt837 °C800 °C767 °C715 °C695 °C603 °C545 °C
Siedepunkt1657 °C1767 °C850 °C
Strukturformel
An3+: __  /  Cl-: __
Raumgruppe
KoordinationszahlenAn[9], Cl[3]
Gitterkonstanten[6]a = 745,2 pm
c = 432,8 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

Einzelnachweise

  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. Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 1956; ISBN 978-3-11-017770-1.
  4. dtv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 224.
  5. a b Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften sind, wenn nicht anders angegeben, aus www.webelements.com entnommen.
  6. 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

  • Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, S. 1948–1976; ISBN 978-3-11-017770-1.
  • James E. Huheey: Anorganische Chemie, de Gruyter, Berlin 1988, S. 873–900; ISBN 3-11-008163-6.
  • Norman N. Greenwood, Alan Earnshaw: Chemie der Elemente, 1. Auflage, VCH, Weinheim 1988, S. 1601–1641; ISBN 3-527-26169-9.
  • Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1.
  • dtv-Atlas zur Chemie 1981, Teil 1, S. 222–229.
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