Questo è il quarto articolo per commemorare l ‘ “Anno Internazionale della Tavola Periodica degli Elementi Chimici (IYPT2019)” dall’Assemblea Generale delle Nazioni Unite e dell’UNESCO. Leggi l’articolo precedente qui e rimanete sintonizzati
L’uranio è solo uno degli elementi attinidi, che costituiscono una parte considerevole della Tavola periodica – dei 118 elementi noti e denominati, comprendono 15 elementi (numeri atomici 89 -103)., Insieme alla famiglia dei lantanidi sono vistosamente posizionati sotto la maggior parte degli elementi nella Tabella.
Come gli attinidi ci sono arrivati è una lunga storia; la loro scoperta ha attraversato quasi 200 anni.
Insieme a un lantanide (promezio), tutti gli attinidi sono radioattivi. Due di loro, torio e uranio, hanno emivite sufficientemente grandi – 14,05 miliardi di anni per 232 e 4,47 miliardi di anni per 238U-per loro di essere sopravvissuti sulla Terra in quantità considerevoli., Erano ben stabiliti dal tempo di Mendeleev, poiché il torio fu scoperto da Berzelius nel 1829 e Klaproth scoprì l’uranio anche prima, nel 1789, con l’uranio metallico isolato per la prima volta nel 1841. Le loro masse atomiche erano conosciute abbastanza accuratamente da 1871 (Th = 231, U = 240) e sufficiente della loro chimica era nota per Mendeleev per posizionare il torio nel gruppo IV e l’uranio nel gruppo VI. Infatti, il plutonio si verifica anche nella terra in quantità assolutamente minuscole, a circa una parte in 1011 in pitchblende, il minerale principale dell’uranio.,
Non sono stati identificati altri attinidi fino al 1899 (actinio) e al 1913 (protattinio). Il protattinio fu presto scoperto avere uno stato (+5), suggerendo che apparteneva al gruppo V. A quel tempo era noto che la chimica del torio era limitata allo stato di ossidazione +4, come lo zirconio nel gruppo IV (non si sapeva molto dell’afnio in quel momento, poiché non fu scoperto fino al 1923). L’uranio era noto per avere composti in più stati di ossidazione + 3,+ 4, +5 e + 6 (una caratteristica dei metalli di transizione), quindi era naturale metterlo nel Gruppo VI sotto Mo e W., Un altro parallelo stretto era la formazione dello ion diosso 2+, simile a 2 + (M = Mo, W).
Così alla sua apparizione nel 1938, Emeleus e Anderson ‘Modern Aspects of Inorganic Chemistry’ (che sarebbe diventato il principale libro di testo di chimica inorganica del giorno) stamparono una tavola periodica a pagina 2 che mostrava i quattro attinidi noti (anche se non si riferivano a loro come così) Ac, Th, Pa e U nei gruppi III-VI rispettivamente. Il 1938 fu l’anno in cui Hahn e Strassman scoprirono la fissione nucleare quando gli atomi di uranio furono bombardati con neutroni., Ciò ha portato i governi britannico e americano la creazione di programmi per indagare le armi nucleari, che si è sviluppato nel progetto Manhattan.
1940 vide le sintesi di nettunio (93) e plutonio (94) attraverso il bombardamento di atomi di uranio con neutroni. Glenn Seaborg era responsabile della sintesi del plutonio e guidò i tentativi di produrre elementi più pesanti. Ciò fu raggiunto nel 1944 con le sintesi di americio (95) e curio (96). Per cominciare, però, il gruppo di Seaborg non era in grado di identificare questi due nuovi elementi; stavano assumendo che fossero omologhi di Ir e Pt, gli elementi sopra di loro nella versione della Tavola periodica allora corrente.,
Quindi Seaborg ebbe l’intuizione cruciale che invece di essere un tipo più pesante di metallo di transizione, che coinvolgeva il riempimento degli orbitali d, l’attinio e i suoi elementi successivi erano in realtà una versione heaver dei lantanidi, dove veniva riempita la subshell elettronica 5f. Una volta che si sono resi conto che Am e Cm stavano formando ioni simili a lantanidi +3, sono stati in grado di separarli di conseguenza. Seaborg coniò il termine “actinidi”, corrispondente a “lantanidi”, dal nome del primo elemento della serie, come titolo generico per questi elementi., Ha testato la sua idea sui colleghi, che erano scettici e gli ha detto che se l’avesse pubblicata, avrebbe danneggiato la sua reputazione di chimico. Come Seaborg in seguito osservò, non aveva una reputazione da perdere, quindi andò avanti e lo pubblicò (in Chemical and Engineering News).
Gli eventi hanno dimostrato Seaborg giusto. Mentre sempre più di questi elementi sintetici sono stati creati, gli studi hanno dimostrato che il loro stato di ossidazione più stabile era effettivamente +3. Un esempio di come il loro comportamento rispecchiasse i lantanidi è fornito da nobelium, elemento 102., Il corrispondente lantanide al nobelio è l’itterbio, e c’è una notevole chimica nello stato +2 per questo elemento. Infatti, lo stato + 2 è il più stabile per il nobelio; il suo ion in soluzione acquosa è No2+(aq).
Il successo dell’ipotesi “actinide” di Seaborg non significa che il posizionamento dei lantanidi e degli attinidi sia risolto. Dal 1960, gli scienziati hanno continuato a cercare di sintetizzare nuovi elementi per occupare la Tavola periodica dopo gli attinidi., Nonostante il fatto che l’emivita di questi elementi sintetici si sia accorciata sempre più, recentemente la serie di elementi dopo gli attinidi è stata completata con il 118 ° elemento, Oganesson (Og). Le loro sintesi sono ora confermate e a tutti sono stati dati nomi.
Proprio come le persone hanno sostenuto che il lutezio fosse riassegnato al Gruppo 3 della Tavola Periodica, così è stato suggerito che Lawrencium (103) appartiene anche al Gruppo 3.
Un gruppo di lavoro sta discutendo la questione, con l’obiettivo di formulare raccomandazioni all’Unione Internazionale per la Chimica Pura e applicata (IUPAC).,
Il dibattito sul riposizionamento lawrencium continua.
Alcuni attinidi – in particolare l’uranio e, in misura minore, il plutonio – hanno applicazioni particolarmente importanti nella produzione di energia, come i combustibili nucleari. Sebbene la loro radioattività sia una complicazione aggiuntiva, hanno il grande vantaggio di generare energia senza ricorrere a combustibili a base di carbonio e il loro conseguente contributo ai livelli di anidride carbonica e all’effetto serra potenziato (noto anche come “riscaldamento globale”). Il processo non è privo di rischi, il più famoso il 26 aprile 1986, quando un errore nel funzionamento del No., 4 reattore alla centrale di Chernobyl in Ucraina ha portato ad un incendio ed esplosioni che coinvolgono il suo moderatore di grafite, e causando una fuga di detriti radioattivi nell’atmosfera. La vigilanza costante è il prezzo della sicurezza.