Nguyên tố Actini: Lịch sử, vị trí, tính chất và ứng dụng

Thuộc nhóm actinide, nguyên tố Actini với số hiệu nguyên tử 89, không chỉ nổi bật với tính chất phóng xạ mạnh mẽ mà còn đóng vai trò quan trọng trong các nghiên cứu vật lý hạt nhân và ứng dụng y học. Bài viết này, yeuhoahoc.edu.vn sẽ cùng các bạn khám phá Actini – một nguyên tố kỳ diệu của bảng tuần hoàn hóa học, từ định nghĩa cơ bản đến lịch sử phát hiện và vị trí của nó trong bảng tuần hoàn, mở ra hiểu biết sâu rộng hơn về tính chất và ứng dụng của nguyên tố này.

Giới thiệu về nguyên tố Actini 

Định nghĩa

Nguyên tố Actini, với tên tiếng Anh là “Actinium” và kí hiệu hóa học là “Ac”, là một thành viên quan trọng trong bảng tuần hoàn hóa học. Đây là nguyên tố phóng xạ tự nhiên, thuộc nhóm actinide, nằm ở vị trí số 89 trong bảng tuần hoàn. Với tính chất phóng xạ mạnh, Actini không chỉ gây ấn tượng bởi đặc tính hóa học độc đáo mà còn đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và ứng dụng khoa học.

Lịch sử hình thành nguyên tố Actini

• Năm 1899: André-Louis Debierne, trợ lý của Marie Curie, phát hiện ra Actini trong quặng uraninit sau khi đã chiết xuất ra Ra và Po.
• Năm 1902: Actini được cô lập thành công.

Một số mốc thời gian quan trọng trong lịch sử phát hiện:

• 1899: Debierne phát hiện ra Actini.
• 1904: Actini được xác định là nguyên tố phóng xạ.
• 1942: Glenn Seaborg và nhóm nghiên cứu của ông tổng hợp thành công Actini 227.
• 1950: Actini được sử dụng trong y học để điều trị ung thư.

Nguyên tố Actini trong bảng tuần hoàn hóa học

• Actini nằm ở chu kỳ 7, nhóm IIIA (nhóm Boron) trong bảng tuần hoàn.
• Nó là nguyên tố đầu tiên của họ Actini, bao gồm 15 nguyên tố kim loại phóng xạ.
• Actini có tính chất hóa học tương tự như các nguyên tố đất hiếm Lanthan.

Nhóm	Chu kỳ	Nguyên tử khối (u)	Khối lượng riêng g/cm3	Nhiệt độ nóng chảy (K)	Nhiệt độ bay hơi K	Nhiệt dung riêng J/g.K	Độ âm điện	Tỷ lệ trong vỏ Trái Đất mg/kg
	7	[227]	10,07	1323	3471	0,12	1,1	<0,001

Tính chất của nguyên tố Actini

Tính chất vật lý của nguyên tố Actini

• Trạng thái: Rắn
• Màu sắc: Trắng bạc
• Độ cứng: Mềm, dễ dát mỏng
• Điểm nóng chảy: 1050 °C
• Điểm sôi: 3200 °C
• Mật độ: 10,07 g/cm³
• Tính dẫn điện: Tốt
• Tính dẫn nhiệt: Tốt
• Phóng xạ: Mạnh, phát ra ánh sáng xanh lam nhạt trong bóng tối

Tính chất hóa học của nguyên tố Actini 

Tính phóng xạ: Actinium là một nguyên tố phóng xạ mạnh, với isotop Ac-227 là phổ biến nhất, có chu kỳ bán rã khoảng 21.77 năm. Nó phóng xạ alpha và cũng có thể phát ra gamma khi phân rã.

Phản ứng với Oxy: Khi tiếp xúc với không khí, Actinium phản ứng với oxy tạo thành oxit Actinium (III) oxide (Ac2O3), cho thấy tính oxi hóa cao của nó.

Phản ứng với Nước: Actinium tương đối ổn định khi tiếp xúc với nước lạnh, nhưng có thể phản ứng chậm với nước nóng, giải phóng khí hydro và tạo thành hydroxit.

Tính Kim Loại: Giống như nhiều actinide khác, Actinium có tính kim loại, cho thấy tính chất dẻo, có thể dát mỏng và kéo dài. Nó có ánh bạc, nhưng dễ bị oxy hóa trong không khí, tạo ra lớp oxit mờ trên bề mặt.

Hợp chất với Halogen: Actinium tạo thành hợp chất với các halogen (F, Cl, Br, I), ví dụ như AcF3, AcCl3, v.v., cho thấy tính phản ứng hóa học với các nguyên tố nhóm VII.

Hòa tan trong Axít: Actinium hòa tan trong hầu hết các axít không oxi hóa như HCl và H2SO4, tạo thành các muối có giá trị oxi hóa +3

Ứng dụng của nguyên tố Actini

Ứng dụng trong y học

• Actini-225 được sử dụng để điều trị ung thư tuyến tiền liệt, ung thư vú và ung thư xương.
• Actini-227 được sử dụng để điều trị ung thư hạch và ung thư bạch cầu.
• Actini-228 được sử dụng để giảm đau do di căn xương.

Ứng dụng trong sản xuất nguồn năng lượng

• Actini-227 có thể được sử dụng để tạo ra nguồn năng lượng beta.
• Actini-228 có thể được sử dụng để tạo ra nguồn năng lượng alpha.

Ứng dụng trong nghiên cứu khoa học

• Actini được sử dụng để nghiên cứu các quá trình phóng xạ.
• Actini được sử dụng để nghiên cứu các phương pháp điều trị ung thư mới.
• Actini được sử dụng để nghiên cứu các ứng dụng mới của năng lượng hạt nhân.

Lưu ý:

• Actini là nguyên tố phóng xạ nguy hiểm, cần được xử lý cẩn thận.
• Tiếp xúc với Actini có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng.

Điều chế và sản xuất nguyên tố Actini

Điều chế

Điều chế trong phòng thí nghiệm:

• Actini có thể được điều chế bằng cách bắn phá neutron vào Thori-232 để tạo ra Actini-229.
• Actini-229 sau đó phân rã thành Actini-225.

Phương trình phản ứng:

232Th(n,γ)233Th → 233Th(β−)233Pa → 233Pa(β−)233U → 233U(α)229Th → 229Th(β−)225Ac

Điều chế trong công nghiệp:

• Actini được điều chế bằng cách phân rã của Thori-232.
• Thori-232 được khai thác từ quặng monazit.

Phương trình phản ứng:

232Th(α)228Ra → 228Ra(β−)228Ac → 228Ac(β−)228Th

Sản xuất

• Actini được sản xuất với số lượng nhỏ cho mục đích nghiên cứu và y tế.
• Việc sản xuất Actini được thực hiện trong các nhà máy chuyên biệt với các biện pháp an toàn nghiêm ngặt.

Phản ứng của nguyên tố Actini

Actini là một nguyên tố kim loại phóng xạ, có tính khử mạnh. Vì thế, nó có khả năng thực hiện nhiều loại phản ứng hóa học đa dạng.

Phản ứng với axit

Actini tác dụng với axit tạo thành muối và khí hydro. Ví dụ:

Ac + 2HCl → AcCl2 + H2

Phản ứng với bazơ

Actini không tác dụng với bazơ.

Phản ứng với nước

Actini tác dụng với nước chậm rãi tạo thành hydroxit và khí hydro. Ví dụ:

2Ac + 6H2O → 2Ac(OH)3 + 3H2

Phản ứng với oxy

Actini tác dụng với oxy khi nung nóng tạo thành oxit. Ví dụ:

2Ac + 3O2 → Ac2O3

Phản ứng với halogen

Actini tác dụng với halogen khi nung nóng tạo thành muối halogenua. Ví dụ:

2Ac + 3Cl2 → 2AcCl3

Phản ứng phân rã phóng xạ

Actini là nguyên tố phóng xạ, phân rã thành các nguyên tố khác. Ví dụ:

225Ac → 221Fr + 4He

Vấn đề an toàn của nguyên tố Actini

Actini là nguyên tố phóng xạ nguy hiểm, cần được xử lý cẩn thận. Tiếp xúc với Actini có thể gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm:

• Ung thư
• Bỏng da
• Bệnh tim mạch
• Bệnh phổi
• Suy giảm hệ miễn dịch

Để đảm bảo an toàn khi làm việc với Actini, cần tuân thủ các biện pháp sau:

• Sử dụng các thiết bị bảo hộ cá nhân phù hợp, như găng tay, kính bảo hộ, quần áo bảo hộ và mặt nạ phòng độc.
• Làm việc trong khu vực thông gió tốt.
• Giữ nguyên tố Actini trong các thùng chứa đặc biệt.
• Theo dõi mức độ phơi nhiễm phóng xạ thường xuyên.
• Tuân thủ các quy định an toàn do cơ quan quản lý nhà nước ban hành.

Hơn nữa, cũng cần chú ý đến một số vấn đề sau:

• Không bao giờ ăn, uống hoặc hút thuốc khi làm việc với Actini.
• Không bao giờ để nguyên tố Actini tiếp xúc trực tiếp với da.
• Giữ nguyên tố Actini tránh xa phụ nữ mang thai và trẻ em.
• Nếu nghi ngờ bị phơi nhiễm với Actini, cần đến gặp bác sĩ ngay lập tức.

Dưới đây là bản tóm tắt các thông tin cơ bản về nguyên tố Actini mà chúng tôi đã thu thập. Hãy tiếp tục đọc để tìm hiểu thêm về vấn đề này!!

Chúng tôi mong rằng bạn đã có được một cái nhìn toàn diện và chi tiết về nguyên tố Actini qua bài viết này. Nếu có bất cứ thắc mắc nào hoặc bạn muốn tìm hiểu thêm, hãy thoải mái để lại lời bình luận ở phía dưới!