¿Qué son los actínidos?

Los actínidos es el nombre colectivo dado a los elementos 90-103 en la tabla periódica, que comprende torio, protactinio, uranio, neptunio, plutonio, americio, curio, berkelio, californio, einsteinio, fermio, mendelevio, nobelio y lawrencio. El elemento actinio, número atómico 89, después del cual se nombra al grupo, no es, estrictamente hablando, uno de los actínidos, pero a menudo se incluye con ellos. Al igual que con todos los elementos más pesados ​​que el plomo, ninguna de las series de actínidos tiene isótopos estables y, por lo tanto, todos son radiactivos, por lo general experimentan desintegración alfa en otros elementos. El uranio y el torio se producen naturalmente, junto con trazas de actinio, protactinio, plutonio y neptunio. Los elementos restantes nunca se han observado en la naturaleza, pero se han fabricado en cantidades extremadamente pequeñas en aceleradores de partículas.

El uranio y el torio tienen vidas medias largas y han estado presentes en la Tierra en cantidades significativas desde su formación. Se cree que gran parte del calor en el núcleo de la Tierra, que impulsa la tectónica de placas y el vulcanismo, se debe a la desintegración radiactiva de estos elementos. El isótopo plutonio-244 tiene una vida media relativamente larga y las huellas del plutonio original de la Tierra aún sobreviven; sin embargo, la mayoría del plutonio en el medio ambiente proviene de reactores nucleares y pruebas de armas nucleares. El actinio, el protactinio y el neptunio de origen natural tienen vidas medias mucho más cortas, por lo que cualquier cantidad de estos elementos que estaban presentes cuando se formó la Tierra hace mucho tiempo se habrían descompuesto en otros elementos. El actinio, el protactinio y el neptunio se forman a través de procesos nucleares asociados con la descomposición de los isótopos de uranio.

Al igual que los elementos lantánidos, los actínidos ocupan un bloque separado de la tabla periódica principal, como generalmente se representa, debido a sus configuraciones electrónicas. En ambos bloques, la subcapa de electrones más externa se ha ocupado antes que una subcapa anterior, debido a que esta última tiene un nivel de energía más alto, y es el número de electrones en esta subcapa lo que diferencia los elementos entre sí. Para los lantánidos, lo importante es la subshell 4f, y para los actínidos, la subshell 5f. Estos elementos también se conocen como los elementos del bloque f. La subshell más externa es la misma para todos los elementos dentro de cada bloque, excepto para el lawrencio, que difiere del elemento anterior no en la subshell 5f, sino en tener una subshell 7p adicional que contiene un electrón.

La química de los actínidos se rige por el hecho de que los electrones de valencia, que pueden unirse con otros átomos, no se limitan a la subcapa más externa, dando un número variable de estados de oxidación entre estos elementos. Por ejemplo, el plutonio puede tener estados de oxidación de +3 a +7. Todos los elementos son químicamente reactivos y se oxidan rápidamente en el aire, quedando recubiertos con una capa de óxido. La reactividad aumenta con el peso atómico dentro del grupo; sin embargo, la investigación de las propiedades químicas de algunos de los miembros más pesados ​​es difícil debido a su intensa radiactividad y vidas medias muy cortas.

Los isótopos de actínidos de vida más larga han encontrado una variedad de usos. El torio se ha utilizado desde finales del siglo XIX en la producción de mantos de gas. La capacidad de algunos isótopos de uranio y plutonio para someterse a fisión nuclear ha llevado a su uso en reactores nucleares y armas nucleares, y el plutonio también se ha utilizado como fuente de energía de larga duración para sondas espaciales. El americio se usa en detectores de humo.