concepto de actínidos

En química nuclear, el concepto de actínidos (también conocido como hipótesis de los actínidos) propuso que los actínidos forman una segunda serie de transición interna homóloga a la de los lantánidos . Su origen radica en la observación de propiedades similares a las de los lantánidos en elementos transuránicos, en contraste con la química compleja y distintiva de los actínidos conocidos hasta entonces. Glenn Theodore Seaborg , uno de los investigadores que sintetizaron elementos transuránicos, propuso el concepto de actínidos en 1944 como explicación de las desviaciones observadas y como hipótesis para guiar futuros experimentos. Fue aceptado poco después, lo que dio lugar a la colocación de una nueva serie de actínidos, que comprende los elementos 89 ( actinio ) a 103 ( lawrencio ), debajo de los lantánidos en la tabla periódica de los elementos de Dmitri Mendeléyev . ^{[ 1 ]}

A finales de la década de 1930, se conocieron los primeros cuatro actínidos (actinio, torio, protactinio y uranio). Se creía que formaban una cuarta serie de metales de transición, caracterizada por el llenado de orbitales 6d , en la que el torio, el protactinio y el uranio eran homólogos respectivos del hafnio, el tantalio y el tungsteno. ^{[ 2 ]} Esta visión fue ampliamente aceptada, ya que las investigaciones químicas de estos elementos revelaron diversos estados de oxidación elevados y características que se asemejaban mucho a los metales de transición 5d. ^{[ 3 ]} Sin embargo, la investigación en teoría cuántica de Niels Bohr y publicaciones posteriores propusieron que estos elementos deberían constituir una serie 5f análoga a la de los lantánidos, con cálculos que indicaban que el primer electrón 5f debería aparecer en el rango del número atómico 90 (torio) al 99 ( einstenio ). Las inconsistencias entre los modelos teóricos y las propiedades químicas conocidas dificultaron, por lo tanto, la ubicación de estos elementos en la tabla periódica . ^{[ 2 ]}

La primera aparición del concepto de actínidos pudo haber sido en una tabla periódica de 32 columnas construida por Alfred Werner en 1905. Tras determinar la disposición de los lantánidos en la tabla periódica, colocó el torio como un homólogo más pesado del cerio y dejó espacios para hipotéticos radioelementos en el séptimo período, aunque no estableció el orden correcto de los actínidos conocidos. ^{[ 4 ]}

Tras los descubrimientos de los elementos transuránicos neptunio y plutonio en 1940 y las investigaciones preliminares de su química, se cuestionó su ubicación como una cuarta serie de metales de transición. Estos nuevos elementos exhibieron varias propiedades que sugerían una estrecha similitud química con el uranio en lugar de con sus supuestos homólogos de metales de transición ( renio y osmio ), como por ejemplo, no exhibir estados de oxidación estables +7 o +8. ^{[ 3 ]} Experimentos posteriores dirigidos a los entonces desconocidos elementos americio y curio plantearon más interrogantes. Seaborg et al. no lograron identificar estos elementos bajo la premisa de que eran metales de transición, pero fueron separados y descubiertos con éxito en 1944, bajo la suposición de que serían químicamente similares a los lantánidos . ^{[ 5 ]} Experimentos posteriores corroboraron la hipótesis de una serie de actínidos (entonces denominados "toruros" o "uránidos") ^{[ 2 ]} . Un estudio espectroscópico realizado en el Laboratorio Nacional de Los Alamos por McMillan , Wahl y Zachariasen indicó que se estaban llenando los orbitales 5f, en lugar de los orbitales 6d . Sin embargo, estos estudios no pudieron determinar de forma inequívoca el primer elemento con electrones 5f y, por lo tanto, el primer elemento de la serie de los actínidos. ^{[ 2 ] [ 3 ]}

Los descubrimientos de americio y curio, bajo la hipótesis de que se asemejaban a los lantánidos, impulsaron a Seaborg a proponer a sus colegas en 1944 el concepto de una serie de actínidos, cuya premisa central era la similitud con los lantánidos y el llenado de los orbitales f. ^{[ 3 ]} A pesar de su aparente corrección, no le recomendaron a Seaborg que enviara una comunicación a Chemical and Engineering News , temiendo que fuera una idea radical que arruinaría su reputación. ^{[ 5 ]} Sin embargo, la envió y obtuvo una amplia aceptación; así, las nuevas tablas periódicas colocaron a los actínidos debajo de los lantánidos. ^{[ 5 ]} Tras su aceptación, el concepto de actínido resultó fundamental para sentar las bases de los descubrimientos de elementos más pesados, como el berkelio en 1949. ^{[ 6 ]} El concepto de actínido explicaba algunas de las propiedades observadas de los primeros actínidos, concretamente la presencia de estados de oxidación de +4 a +6, y proponía la hibridación de los orbitales 5f y 6d, cuyos electrones se demostró que estaban débilmente ligados en estos elementos. También respaldaba los resultados experimentales de una tendencia hacia estados de oxidación de +3 en los elementos posteriores al americio. ^{[ 2 ]}

Elaboraciones posteriores sobre el concepto de actínidos llevaron a Seaborg a proponer dos series más de elementos que continuaban la periodicidad establecida. Propuso una serie de transactínidos desde el número atómico 104 hasta el 121 y una serie de superactínidos desde el número atómico 122 hasta el 153. ^{[ 3 ]}

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• Historia de la tabla periódica
• Elementos predichos por Mendeleev