Actínidos (del actinio al lawrencio)

La serie 5f

En los actínidos se añaden electrones al subnivel 5f, igual que los lantánidos llenan el 4f. El patrón es menos regular porque los orbitales 5f y 6d tienen energías cercanas: el actinio es [Rn] 6d¹ 7s², el torio [Rn] 6d² 7s², el uranio [Rn] 5f³ 6d¹ 7s² y el plutonio [Rn] 5f⁶ 7s². El subnivel 5f está completo en el nobelio y el lawrencio.

Glenn Seaborg propuso la fila separada de los actínidos en 1944. Antes de eso, el torio, el protactinio y el uranio se colocaban bajo el hafnio, el tántalo y el wolframio.

Radiactividad y fisión

Todos los actínidos son radiactivos; ninguno tiene un isótopo estable. El torio-232 y el uranio-238 tienen semividas de unos 14 000 millones y 4500 millones de años, por lo que han sobrevivido desde la formación de la Tierra, pero los actínidos más pesados se desintegran mucho más rápido. El einstenio y el fermio se encontraron por primera vez en los restos de la primera prueba de la bomba de hidrógeno en 1952, y los elementos posteriores al fermio solo pueden obtenerse de pocos átomos a la vez en aceleradores de partículas.

La reacción clave de los actínidos es la fisión nuclear. Un núcleo de uranio-235 que absorbe un neutrón se divide en dos núcleos más pequeños, liberando más neutrones y una gran cantidad de energía, por ejemplo uranio-235 + neutrón → bario-141 + criptón-92 + 3 neutrones. Esos neutrones dividen más núcleos en la reacción en cadena que hace funcionar un reactor nuclear.

Propiedades químicas y tendencias

Los actínidos son metales densos y plateados que se empañan en contacto con el aire. Los primeros actínidos tienen muchos estados de oxidación porque sus electrones 5f son fáciles de arrancar: el uranio y el plutonio van ambos de +3 a +6. El uranio reacciona con el flúor y forma hexafluoruro de uranio (U + 3F₂ → UF₆), un compuesto volátil que se usa para enriquecer uranio. A partir del americio, los actínidos se comportan más como los lantánidos, con +3 como principal estado de oxidación.

Usos de los actínidos

El uranio enriquecido en uranio-235 alimenta las centrales nucleares, y el plutonio-239 se usa en armas nucleares y en parte del combustible de reactores. El plutonio-238 emite calor constante al desintegrarse y alimenta naves espaciales como las sondas Voyager y los vehículos exploradores de Marte Curiosity y Perseverance. El americio-241 es la fuente de radiación de muchos detectores de humo domésticos.

El californio-252 es una fuente de neutrones para arrancar reactores, y el actinio-225 se está probando contra algunos tipos de cáncer. Por ser radiactivos y tóxicos, todos los actínidos deben manipularse con mucho cuidado.