En química nuclear, el concepto de actínido (también conocido como hipótesis de actínido) propuso que los actínidos forman una segunda serie de transición interna homóloga a los lantánidos . Sus orígenes surgen de la observación de propiedades similares a las de los lantánidos en elementos transuránicos en contraste con la química compleja y distintiva de los actínidos previamente conocidos. Glenn Theodore Seaborg , uno de los investigadores que sintetizó los elementos transuránicos, propuso el concepto de actínido en 1944 como explicación de las desviaciones observadas y como hipótesis para guiar experimentos futuros. Fue aceptado poco después, lo que resultó en 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 Mendeleev . [1]
A finales de la década de 1930 se conocían 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 6 d , en los que el torio, el protactinio y el uranio eran homólogos respectivos del hafnio, el tantalio y el tungsteno. [2] Este punto de vista fue ampliamente aceptado ya que las investigaciones químicas de estos elementos revelaron varios estados de alta oxidación y características que se parecían mucho a los metales de transición 5d. [3] Sin embargo, la investigación sobre la teoría cuántica de Niels Bohr y publicaciones posteriores propusieron que estos elementos deberían constituir una serie 5 f análoga a los lantánidos, con cálculos de que el primer electrón 5f debería aparecer en el rango del número atómico 90 (torio) a 99 ( einstenio ). Las inconsistencias entre los modelos teóricos y las propiedades químicas conocidas dificultaron la colocación de estos elementos en la tabla periódica . [2]
La primera aparición del concepto de actínido puede haber sido en una tabla periódica de 32 columnas construida por Alfred Werner en 1905. Al determinar la disposición de los lantánidos en la tabla periódica, colocó al torio como un homólogo más pesado del cerio y dejó espacios para radioelementos hipotéticos 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 cuarta serie de metales de transición. Estos nuevos elementos exhibieron varias propiedades que sugerían una estrecha similitud química con el uranio en lugar de sus supuestos homólogos de metales de transición. [3] Experimentos posteriores dirigidos a los entonces desconocidos elementos americio y curio plantearon más preguntas. Seaborg et al. No lograron identificar estos elementos bajo la premisa de que eran metales de transición, pero fueron separados con éxito y descubiertos en 1944, tras la suposición de que serían químicamente similares a los lantánidos . [5] Experimentos adicionales corroboraron la hipótesis de una serie de actínidos (entonces denominados "tóruros" o "uranidos") [2] . Un estudio espectroscópico en el Laboratorio Nacional de Los Álamos realizado 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 tanto, el primer elemento de la serie de actínidos. [2] [3]
Los descubrimientos de americio y curio bajo la hipótesis de que se parecían a los lantánidos llevaron a Seaborg a proponer el concepto de una serie de actínidos a sus colegas en 1944, siendo la premisa central la similitud con los lantánidos y el llenado de los orbitales f. [3] A pesar de su aparente corrección, no 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, lo presentó y obtuvo una amplia aceptación; Así, las nuevas tablas periódicas colocaron los actínidos debajo de los lantánidos. [5] Tras su aceptación, el concepto de actínido resultó fundamental en el trabajo preliminar para los descubrimientos de elementos más pesados, como el berkelio en 1949. [6] El concepto de actínido explicó algunas de las propiedades observadas de los primeros actínidos, a saber, la presencia de + 4 a +6 estados de oxidación, y propuso la hibridación de los orbitales 5f y 6d, cuyos electrones demostraron estar débilmente unidos en estos elementos. También respaldó los resultados experimentales de una tendencia hacia estados de oxidación +3 en los elementos más allá del americio. [2]
Mayores elaboraciones sobre el concepto de actínido llevaron a Seaborg a proponer dos series más de elementos que continuaban con la periodicidad establecida. Propuso una serie de transactínidos del número atómico 104 al 121 y una serie de superactínidos del número atómico 122 al 153. [3]