Положение в периодической системе и состав группы Актиноиды занимают период 7, группы f-блока, начиная с актиния (Ac, Z=89) и заканчивая лоуренсием (Lr, Z=103). Включают 15 элементов: актиний, торий, протактиний, уран, нептуний, плутоний, америций, кюрий, берклий, калифорний, эйнштейний, фермилий, менделеевий, нобелий, лоуренсий. Эти элементы называют тяжёлыми радиоактивными металлами, большинство из которых искусственно получены в лабораторных условиях.
Электронная конфигурация и общие свойства Актиноиды характеризуются заполнением 5f-орбиталей. В большинстве элементов группы валентные состояния варьируют от +3 до +6, при этом наиболее стабильным обычно является состояние +3. Типичная электронная конфигурация внешних оболочек: [Rn]5fn6d0 − 17s2. Особенностью является наличие нескольких окислительных состояний, что обусловлено близостью энергии 5f-, 6d- и 7s-орбиталей.
Физические свойства Актиноиды — это металлы с высокой плотностью и тугоплавкие вещества. Их цвет варьируется от серебристо-белого до серого. Теплопроводность и электропроводность сравнительно низкие по сравнению с d-элементами. Радиоактивность элементов группы значительно влияет на их химическую активность и устойчивость соединений.
Химические свойства Металлы актиноидов проявляют типичную металлическую реакционную способность: они взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой и азотом, образуя оксиды, галогениды и сульфиды. Наиболее характерны оксиды формулы An₂O₃ (для окисления +3) и AnO₂ (для окисления +4). В водных растворах актиноиды образуют аквакомплексы, а в кислых растворах — ионы типа An³⁺ и AnO₂⁺.
Радиоактивность и её влияние на свойства Актиноиды обладают высокой радиоактивностью, особенно трансурановые элементы. Радиационное излучение вызывает самоподогрев металлов, изменение их кристаллической структуры и разложение соединений. Радиоактивные свойства делают работу с элементами группы чрезвычайно сложной и требуют специальных лабораторных условий.
Сравнение с лантаноидами Актиноиды имеют сходство с лантаноидами по химической активности и валентным состояниям, особенно в состоянии +3. Однако, актиноиды отличаются более широким диапазоном окислительных состояний и выраженной радиоактивностью. Плотность и температура плавления актиноидов, как правило, выше, чем у лантаноидов, что связано с более сильным притяжением электронов к ядру и эффектом релятивистских сокращений 5f-орбиталей.
Применение актиноидов Торий и уран используются как ядерное топливо, нептуний и плутоний — в реакторах и для создания ядерных источников энергии. Искусственные актиноиды применяются в научных исследованиях и для получения радиоактивных изотопов. Высокая радиоактивность делает их пригодными для космических источников энергии (радиоизотопные термоэлектрические генераторы).
Кристаллическая структура и металлообразование Большинство актиноидов кристаллизуются в кубической или гексагональной решётке. Характерно образование интерметаллидных соединений с другими металлами и сплавов с изменяемыми физико-химическими свойствами. Актиноиды способны образовывать как бинарные, так и комплексные соединения с органическими лигандами, что используется в радиохимическом разделении.
Вывод о групповых особенностях Актиноиды представляют собой уникальную группу элементов, объединяющую высокую радиоактивность, разнообразие валентных состояний и сходство с лантаноидами. Их физико-химические свойства определяются комбинацией электронной структуры, плотности и радиоактивности, что делает их критически важными как в фундаментальной химии, так и в энергетике и материаловедении.