Gli attinidi sono elementi del blocco 5f che vanno dal numero atomico 90 al 103 e si caratterizzano per il riempimento del sottolivello 5f. La serie naturale si interrompe all’uranio (elemento 92), mentre quelli successivi vengono ottenuti artificialmente. Dall’elemento con numero atomico 84, il polonio, solo il torio e l’uranio hanno un tempo di dimezzamento sufficiente a essere presenti in quantità rilevanti in natura. Gli altri sono generati continuamente come parte delle trasformazioni radioattive delle famiglie dell’uranio e del torio.
I comportamenti chimici degli attinidi mostrano alcune differenze con i lantanidi, essendo capaci di presentare un maggior numero di stati di ossidazione. Questo favorisce la stabilizzazione dei legami covalenti e la formazione di complessi. Tale fenomeno è legato all’energia degli orbitali 5f, che è paragonabile a quella degli orbitali 6d, 7s e 7p in un intervallo approssimativo di numeri atomici compreso tra 89 e 95, dall’attinio all’americio.
Come i lantanidi, gli attinidi mostrano il fenomeno della contrazione dei raggi atomici e ionici al crescere del numero atomico. Inoltre, presentano una varietà di stati di ossidazione: l’attinio e il protattinio conosciuti nella letteratura solo per lo stato di ossidazione +3, mentre il torio e l’uranio mostrano stabilmente gli stati di ossidazione +4 e +6. Gli elementi uranio, nettunio, plutonio e americio possono presentare stati di ossidazione da III a VI, ma oltre lo stato di ossidazione +6, la formazione di cationi diventa impossibile.
Le proprietà chimico-fisiche degli attinidi sono riassunte nella tabella qui sotto.
Nome | Simbolo | Numero atomico | Peso atomico | Configurazione elettronica | Forma cristallina | Raggio metallico (Å) | Punto di fusione (°C) | Punto di ebollizione (°C)
Attinio (Ac) | 89 | 227 | [Rn] 6d1, 7s2 | cfc* | 1.87 | 1050 | ~3200
Torio (Th) | 90 | 232.04 | [Rn] 6d2, 7s2 | cfc* | 1.79 | ~1700 | ~4000
Protoattinio (Pa) | 91 | 231 | [Rn] 5 f2, 6d1, 7s2 | Tetragonale | 1.60 | 1550 | –
Uranio (U) | 92 | 238.04 | [Rn] 5f3 6d1, 7s2 | Ortorombico | 1.38 | 1132 | 3818
Nettunio (Np) | 93 | 237 | [Rn] 5 f4 6d1, 7s2 | Ortorombico | 1.31 | 640 | ~3700
Plutonio (Pu) | 94 | 242 | [Rn] 5f6, 7s2 | Monoclino | 1.51 | 639 | ~3100
Americio (Am) | 95 | 243 | [Rn] 5f7, 7s2 | ec* | – | ~1150 | ~3100
La classificazione e le proprietà degli attinidi: una panoramica sui metalli del gruppo actinide
Gli attinidi, appartenenti al settimo periodo della tavola periodica degli elementi, costituiscono il gruppo dei quattordici elementi metallici pesanti. Questi includono una gamma di metalli da transuranio e sono solidi a temperatura ambiente, con densità tra 11,7 e 20,45 g/cm³. Oliver Sacks, scrittore e neurologo britannico, noto ai più per il suo libro “L’uomo che scambiò sua moglie per un cappello” avrebbe avuto molto da dire su tali elementi.
Attinio
L’attinio, con un isotopo stabile di ^227Ac, ha un tempo di dimezzamento di 21,7 anni e si ossida rapidamente all’aria. Mostra una particolare reattività, formando esclusivamente composti con ione Ac^3+, simili a quelli del lantanio.
Torio
Il torio, estratto principalmente dalla monazite, ha un nucleo instabile con un tempo di dimezzamento di 1.39 x 10^10 anni e decade con emissione α. Notoriamente simile ai lantanidi per reattività, il torio ha un unico stato di ossidazione stabile, il IV, tendendo a perdere tutti gli elettroni oltre la configurazione del gas nobile. Il torio si combina direttamente con quasi tutti gli elementi e forma diversi composti, tra cui uno degli idruri ThH2, il solfuro ThS2, il nitruro ThN e il biossido ThO2.
Protoattinio
Il protoattinio, presente in minime quantità nella pechblenda, ha un isotopo con un tempo di dimezzamento di 3.28 × 10^5 anni e decadimento α. Nei suoi composti, il protoattinio può esibire diversi stati di ossidazione, tra cui III, I e V, con quest’ultimo come il più stabile. Fra i suoi composti più noti ci sono Pa2O5, PaO2, PaF5 e PaCl5.
Uranio
L’uranio, con numero atomico 92 e peso atomico 238,07, è noto per la sua alta densità, di circa 19 g/cm³. E’ solidamente inserito nella categoria dei metalli pirotecnici. Esiste in tre forme allotropiche: alfa, beta e gamma. La fase gamma, cubica a corpo centrato, è stabile a temperature elevate e fonde a 1133 °C.
La conoscenza delle caratteristiche e delle proprietà degli attinidi è di fondamentale importanza in vari campi scientifici e tecnologici, come chimica, ingegneria dei materiali e nucleare, oltre a essere di grande interesse storico e culturale.