En química nuclear, el concepto de actínido (también conocido como hipótesis de los actínidos) propuso que los actínidos forman una segunda serie de transición interna homóloga a los lantánidos . Sus orígenes se derivan de la observación de propiedades similares a las de los lantánidos en elementos transuránicos en contraste con la química compleja y distinta de los actínidos conocidos anteriormente. Glenn Theodore Seaborg , uno de los investigadores que sintetizó los elementos transuránicos, propuso el concepto de actínido en 1944 como una explicación de las desviaciones observadas y una hipótesis para guiar futuros experimentos. 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 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 los 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 varios estados de oxidación altos 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 las publicaciones posteriores propusieron que estos elementos deberían constituir una serie 5f análoga a los lantánidos, con cálculos de 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 la ubicación 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 el descubrimiento de los elementos transuránicos neptunio y plutonio en 1940 y las investigaciones preliminares de su química, su ubicación como una cuarta serie de metales de transición fue cuestionada. Estos nuevos elementos exhibieron varias propiedades que sugerían una similitud química cercana con el uranio en lugar de sus supuestos homólogos de metales de transición. [3] Experimentos posteriores dirigidos a los elementos entonces desconocidos americio y curio plantearon más preguntas. Seaborg et al. no lograron identificar estos elementos bajo la premisa de que eran metales de transición, pero se separaron y descubrieron con éxito en 1944, siguiendo la suposición de que serían químicamente similares a los lantánidos . [5] Experimentos posteriores corroboraron la hipótesis de una serie de actínidos (entonces denominados "tóruros" o "uranidos") [2] . Un estudio espectroscópico en el Laboratorio Nacional de Los Álamos por McMillan , Wahl y Zachariasen indicó que se estaban llenando orbitales 5f, en lugar de orbitales 6d . Sin embargo, estos estudios no pudieron determinar de manera inequívoca el primer elemento con electrones 5f y, por lo tanto, el primer elemento de la serie de los actínidos. [2] [3]
Los descubrimientos del americio y el curio bajo la hipótesis de que se parecían a los lantánidos impulsaron a Seaborg a proponer el concepto de una serie de actínidos a sus colegas en 1944, con la premisa central de 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 , por temor a que fuera una idea radical que arruinaría su reputación. [5] Sin embargo, la presentó y ganó una amplia aceptación; las nuevas tablas periódicas colocaron así a los actínidos debajo de los lantánidos. [5] Tras su aceptación, el concepto de actínido resultó fundamental para el descubrimiento de elementos más pesados, como el berkelio en 1949. [6] El concepto de actínido explicó algunas de las propiedades observadas en los primeros actínidos, a saber, la presencia de estados de oxidación +4 a +6, y propuso la hibridación de los orbitales 5f y 6d, cuyos electrones se demostraron estar débilmente unidos en estos elementos. También respaldó los resultados experimentales de una tendencia hacia estados de oxidación +3 en los elementos posteriores al americio. [2]
Las posteriores elaboraciones sobre el concepto de actínido llevaron a Seaborg a proponer dos series más de elementos que continuaban la periodicidad establecida: una serie de transactínidos desde el número atómico 104 al 121 y una serie de superactínidos desde el número atómico 122 al 153. [3]