En química nuclear, el concepto de 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 distintiva de los actínidos previamente conocidos. Glenn T. Seaborg , uno de los investigadores que sintetizó elementos transuránicos, propuso el concepto de actínidos en 1944 como una explicación de las desviaciones observadas y una 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]
Origen
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, caracterizados por el llenado de orbitales de 6 d , en los que el torio, el protactinio y el uranio eran homólogos respectivos del hafnio, el tantalio y el tungsteno. [2] Esta opinión fue ampliamente aceptada ya que las investigaciones químicas de estos elementos revelaron varios estados y características de alta oxidación que se parecían mucho a los metales de transición 5d. [3] No obstante, 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 dificultaban la colocación 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. Al determinar la disposición de los lantánidos en la tabla periódica, colocó el 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 sugirieron 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 y col. no logró identificar estos elementos bajo la premisa de que eran metales de transición, pero se separaron y descubrieron con éxito en 1944, asumiendo que serían químicamente similares a los lantánidos . [5] Otros experimentos corroboraron la hipótesis de una serie de actínidos (entonces denominados "tóridos" o "uranidos") [2] . Un estudio espectroscópico en el Laboratorio Nacional de Los Alamos 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 manera inequívoca el primer elemento con electrones 5f y, por lo tanto, el primer elemento de la serie de actínidos. [2] [3]
Aceptación
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, con la premisa central de la similitud con los lantánidos y el llenado de 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, lo presentó y obtuvo una amplia aceptación; así, nuevas tablas periódicas colocaron los actínidos debajo de los lantánidos. [5] Tras su aceptación, el concepto de actínidos resultó fundamental en la base para el descubrimiento de elementos más pesados, como el berkelio en 1949. [6] El concepto de actínidos explicó algunas de las propiedades observadas de los primeros actínidos, a saber, la presencia de + 4 a +6 estados de oxidación, y la hibridación propuesta de los orbitales 5f y 6d, cuyos electrones se mostraron débilmente unidos a estos elementos. También apoyó los resultados experimentales de una tendencia hacia +3 estados de oxidación en los elementos más allá del americio. [2]
Más elaboraciones sobre el concepto de actínidos llevaron a Seaborg a proponer dos series más de elementos continuando 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]
Ver también
- Actínido
- Historia de la tabla periódica
- Elementos predichos de Mendeleev
Referencias
- ^ Glenn Seaborg (1946). "Los elementos transuránicos". Ciencia . 104 (2704): 379–386. Código Bibliográfico : 1946Sci ... 104..379S . doi : 10.1126 / science.104.2704.379 . JSTOR 1675046 . PMID 17842184 .
- ^ a b c d e Glenn Seaborg (1994). "Origen del concepto de actínidos" (PDF) . Lantánidos / Actínidos: Química . Manual de Física y Química de Tierras Raras. 18 (1 ed.). ISBN 9780444536648. LBL-31179.
- ^ a b c d e David L. Clark (2009). El descubrimiento del plutonio reorganizó la tabla periódica y ayudó al descubrimiento de nuevos elementos (PDF) (Informe). Laboratorio Nacional de Los Alamos.
- ^ Philip J. Stewart (2019). "Las predicciones de Mendeleev: éxito y fracaso" . Fundamentos de la Química . 21 (1): 3–9. doi : 10.1007 / s10698-018-9312-0 .
- ^ a b c David L. Clark; David E. Hobart (2000). "Reflexiones sobre el legado de una leyenda: Glenn T. Seaborg, 1912-1999" (PDF) . Ciencia de Los Alamos . 26 : 56–61.
- ^ Andreas Trabesinger (2017). "Berkelio pacífico" . Química de la naturaleza . 9 (9): 924. Bibcode : 2017NatCh ... 9..924T . doi : 10.1038 / nchem.2845 . PMID 28837169 .