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Propiedades y reacciones de la serie de elementos actínidos

Propiedades y reacciones de la serie de elementos actínidos

En la parte inferior de la tabla periódica hay un grupo especial de elementos radiactivos metálicos llamados actínidos o actinoides. Estos elementos, generalmente considerados desde el número atómico 89 al número atómico 103 en la tabla periódica, tienen propiedades interesantes y juegan un papel clave en la química nuclear.

Ubicación

La tabla periódica moderna tiene dos filas de elementos debajo del cuerpo principal de la tabla. Los actínidos son los elementos en la parte inferior de estas dos filas, mientras que la fila superior es la serie de los lantánidos. Estas dos filas de elementos se colocan debajo de la tabla principal porque no encajan en el diseño sin hacer que la tabla sea confusa y muy amplia.

Sin embargo, estas dos filas de elementos son metales, a veces considerados un subconjunto del grupo de metales de transición. De hecho, los lantánidos y los actínidos a veces se denominan metales de transición internos, en referencia a sus propiedades y posición en la mesa.

Dos formas de colocar los lantánidos y los actínidos dentro de una tabla periódica son incluirlos en sus filas correspondientes con los metales de transición, lo que hace que la tabla sea más ancha, o expandirlos, formando una tabla tridimensional.

Elementos

Hay 15 elementos actínidos. Las configuraciones electrónicas de los actínidos utilizan el F subnivel, con la excepción de lawrencium, un elemento d-block. Dependiendo de su interpretación de la periodicidad de los elementos, la serie comienza con actinio o torio, continuando con lawrencio. La lista habitual de elementos en la serie de actínidos es:

  • Actinio (Ac)
  • Torio (Th)
  • Protactinio (Pa)
  • Uranio (U)
  • Neptunio (Np)
  • Plutonio (Pu)
  • Americio (Am)
  • Curio (Cm)
  • Berkelio (Bk)
  • Californio (Cf)
  • Einsteinium (Es)
  • Fermio (Fm)
  • Mendelevio (Md)
  • Nobelio (No)
  • Lawrencio (Lr)

Abundancia

Los únicos dos actínidos encontrados en cantidades apreciables en la corteza terrestre son el torio y el uranio. Pequeñas cantidades de plutonio y neptunio están presentes en los pedidos de uranio. El actinio y el protactinio se producen como productos de descomposición de ciertos isótopos de torio y uranio. Los otros actínidos se consideran elementos sintéticos. Si ocurren naturalmente, es parte de un esquema de descomposición de un elemento más pesado.

Propiedades Comunes

Los actínidos comparten las siguientes propiedades:

  • Todos son radiactivos. Estos elementos no tienen isótopos estables.
  • Los actínidos son altamente electropositivos.
  • Los metales se empañan fácilmente en el aire. Estos elementos son pirofóricos (se encienden espontáneamente en el aire), particularmente como polvos finamente divididos.
  • Los actínidos son metales muy densos con estructuras distintivas. Se pueden formar numerosos alótropos: el plutonio tiene al menos seis alótropos. La excepción es el actinio, que tiene menos fases cristalinas.
  • Reaccionan con agua hirviendo o ácido diluido para liberar hidrógeno gaseoso.
  • Los metales actínidos tienden a ser bastante blandos. Algunos se pueden cortar con un cuchillo.
  • Estos elementos son maleables y dúctiles.
  • Todos los actínidos son paramagnéticos.
  • Todos estos elementos son metales plateados que son sólidos a temperatura y presión ambiente.
  • Los actínidos se combinan directamente con la mayoría de los no metales.
  • Los actínidos llenan sucesivamente el subnivel 5f. Muchos metales actínidos tienen propiedades tanto de elementos de bloque d como de bloque f.
  • Los actínidos muestran varios estados de valencia, típicamente más que los lantánidos. La mayoría son propensos a la hibridación.
  • Los actínidos (An) pueden prepararse por reducción de AnF3 o AnF4 con vapores de Li, Mg, Ca o Ba a 1100-1400 C.

Usos

En su mayor parte, no encontramos estos elementos radiactivos en la vida diaria. El americio se encuentra en los detectores de humo. El torio se encuentra en los mantos de gas. El actinio se usa en la investigación científica y médica como fuente de neutrones, indicador y fuente gamma. Los actínidos pueden usarse como dopantes para hacer que el vidrio y los cristales sean luminiscentes.

La mayor parte del uso de actínidos se destina a la producción de energía y las operaciones de defensa. El uso principal de los elementos actínidos es como combustible del reactor nuclear y en la producción de armas nucleares. Los actínidos son favorecidos por estas reacciones porque se someten fácilmente a reacciones nucleares, liberando cantidades increíbles de energía. Si las condiciones son correctas, las reacciones nucleares pueden convertirse en reacciones en cadena.

Fuentes

  • Fermi, E. "Posible producción de elementos de número atómico superior a 92." Nature, vol. 133)
  • Grey, Theodore. "Los elementos: una exploración visual de cada átomo conocido en el universo". Perro negro y Leventhal.
  • Greenwood, Norman N. y Earnshaw, Alan. "Química de los elementos", 2ª edición. Butterworth-Heinemann.