Diferència entre revisions de la pàgina «Actinoide»

247 bytes afegits ,  fa 1 mes
Ampliació
(→‎Propietats: Correccions)
(Ampliació)
 
== Estat natural ==
L’actini, el tori, el protactini i l’urani són els únics actinoides que es poden trobar a la natura. Tant l'actini com el protactini només se'ls troba en concentracions traça a l'[[escorça terrestre]] i són uns dels deu elements menys abundants en ella. El tori és present a l'escorça de la Terra en una concentració mitjana de 7,2 ppm, essent 39è element més abundant en ella. L'urani és el 48è element més abundant a l'escorça terrestre, amb una concentració mitjana de 2 ppm (a l'aigua de la mar és de 3 ppb).<ref>{{Ref-llibre|títol=Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements|url=https://www.worldcat.org/oclc/46984609|editorial=Oxford University Press|data=2001|lloc=Oxford|isbn=0-19-850341-5|nom=John|cognom=Emsley}}</ref>[[Fitxer:Mcmillan postcard.jpg|miniatura|[[Edwin McMillan|Edwin Mattison McMillan]], [[premi Nobel de Química]] el 1951.]]La resta d’actinoides, anomenats comunament [[Element transurànic|transurànids]], s'han sintetitzat al laboratori mitjançant el bombardeig d’actinoides naturals amb neutrons als [[Reactor nuclear|reactors nuclears]] o amb ions pesants (partícules carregades) en [[Accelerador de partícules|acceleradors de partícules]]. Els actinoides més enllà de l’urani no es produeixen a la naturalesa (excepte, en alguns casos, en quantitats traça), perquè l’estabilitat dels seus isòtops disminueix amb l’augment del [[nombre atòmic]] i les quantitats que es puguin produir decauen massa ràpidament per acumular-se. El període de semidesintegració de l’[[urani 238]], l’isòtop d’urani més estable, és de 4,5 × 10<sup>9</sup> anys. El [[plutoni 239]] té una semivida de 24&nbsp;400 anys i es produeix en reactors en quantitats de tones, però el nobeli i el lawrenci, els elements 102 i 103, amb una semivida de segons, es produeixen uns quants àtoms a la vegada. El primer d'aquests elements actinoides sintètics que es descobrí fou el [[neptuni]], de número atòmic 93, que es preparà mitjançant el bombardeig d'urani 238 amb neutrons per part dels investigadors estatunidencs [[Edwin McMillan|Edwin M. McMillan]] (1907–1991) i [[Philip Hauge Abelson|Philip H. Abelson]] (1913–2004). Primer s'obtingué urani 239, inestable, que es desintegrà emetent una [[partícula beta]] i donà el neptuni 239:<ref>{{Ref-llibre|títol=Neptunium|nom=Zenko|nom4=John R.|cognom3=Kimura|nom3=Takaumi|cognom2=Johnson|nom2=Stephen G.|cognom=Yoshida|llengua=en|url=http://link.springer.com/10.1007/1-4020-3598-5_6|doi=10.1007/1-4020-3598-5_6|pàgines=699–812|isbn=978-1-4020-3555-5|lloc=Dordrecht|data=2006|editorial=Springer Netherlands|cognom4=Krsul}}</ref><ref>{{Ref-llibre|títol=The heaviest metals : science and technology of the actinides and beyond|url=http://worldcat.org/oclc/1107607152|editorial=John Wiley & Sons, Ltd|data=© 2019|isbn=978-1-119-30409-8|nom=W.|cognom=Evans|cognom2=Hanusa|nom2=T.P.}}</ref>
[[Fitxer:Mcmillan postcard.jpg|miniatura|[[Edwin McMillan|Edwin Mattison McMillan]], [[premi Nobel de Química]] el 1951.]]
L’actini, el tori, el protactini i l’urani són els únics actinoides que es poden trobar a la natura. Tant l'actini com el protactini només se'ls troba en concentracions traça a l'[[escorça terrestre]] i són uns dels deu elements menys abundants en ella. El tori és present a l'escorça de la Terra en una concentració mitjana de 7,2 ppm, essent 39è element més abundant en ella. L'urani és el 48è element més abundant a l'escorça terrestre, amb una concentració mitjana de 2 ppm (a l'aigua de la mar és de 3 ppb).<ref>{{Ref-llibre|títol=Nature's building blocks : an A-Z guide to the elements|url=https://www.worldcat.org/oclc/46984609|editorial=Oxford University Press|data=2001|lloc=Oxford|isbn=0-19-850341-5|nom=John|cognom=Emsley}}</ref>
 
La resta d’actinoides, anomenats comunament [[Element transurànic|transurànids]], s'han sintetitzat al laboratori mitjançant el bombardeig d’actinoides naturals amb neutrons als [[Reactor nuclear|reactors nuclears]] o amb ions pesants (partícules carregades) en [[Accelerador de partícules|acceleradors de partícules]]. Els actinoides més enllà de l’urani no es produeixen a la naturalesa (excepte, en alguns casos, en quantitats traça), perquè l’estabilitat dels seus isòtops disminueix amb l’augment del [[nombre atòmic]] i les quantitats que es puguin produir decauen massa ràpidament per acumular-se. El període de semidesintegració de l’[[urani 238]], l’isòtop d’urani més estable, és de 4,5 × 10<sup>9</sup> anys. El [[plutoni 239]] té una semivida de 24&nbsp;400 anys i es produeix en reactors en quantitats de tones, però el nobeli i el lawrenci, els elements 102 i 103, amb una semivida de segons, es produeixen uns quants àtoms a la vegada. El primer d'aquests elements actinoides sintètics que es descobrí fou el [[neptuni]], de número atòmic 93, que es preparà mitjançant el bombardeig d'urani 238 amb neutrons per part dels investigadors estatunidencs [[Edwin McMillan|Edwin M. McMillan]] (1907–1991) i [[Philip Hauge Abelson|Philip H. Abelson]] (1913–2004). Primer s'obtingué urani 239, inestable, que es desintegrà emetent una [[partícula beta]] i donà el neptuni 239:<ref>{{Ref-llibre|títol=Neptunium|nom=Zenko|nom4=John R.|cognom3=Kimura|nom3=Takaumi|cognom2=Johnson|nom2=Stephen G.|cognom=Yoshida|llengua=en|url=http://link.springer.com/10.1007/1-4020-3598-5_6|doi=10.1007/1-4020-3598-5_6|pàgines=699–812|isbn=978-1-4020-3555-5|lloc=Dordrecht|data=2006|editorial=Springer Netherlands|cognom4=Krsul}}</ref><ref>{{Ref-llibre|títol=The heaviest metals : science and technology of the actinides and beyond|url=http://worldcat.org/oclc/1107607152|editorial=John Wiley & Sons, Ltd|data=© 2019|isbn=978-1-119-30409-8|nom=W.|cognom=Evans|cognom2=Hanusa|nom2=T.P.}}</ref>
 
<chem display="block">_92^238U + _0^1n -> _92^239U + \gamma</chem><chem display="block">_92^239U -> _93^239Np + _{-1}^0e</chem>
 
==== Estats d’oxidació +3 i +4 ====
Es troben grans similituds en el comportament químic en els actinoides d’estat d’oxidació +3 (actini i urani a través de l’einsteini); a més, aquests ions s’assemblen molt als lantanoides del mateix estat d’oxidació. Els tipus de cristalls i moltes propietats físiques d’aquests actinoides trivalents depenen més de la mida de l’ió +3 de l’element concret. Per exemple, la solubilitat en aigua dels trifluorurs formats per actinoides amb un estat +3 (el tori i el protactini tenen estats +3 inestables) és extremadament baixa. El tipus d’estructura cristal·lina per a la majoria dels trifluorurs d’actinoides és el mateix que el [[fluorur de lantani(III)]] i, atès que el radi de l’ió és una funció regular del nombre atòmic, la circumstància permet extrapolar del compost de lantani al compost actinoide i interpolar entre compostos de la sèrie per determinar els valors que falten. Els hidròxids, fosfats, oxalats i sulfats dobles alcalins dels actinoides també són insolubles, ja que molts tenen estructures cristal·lines idèntiques o són isostructurals. Els clorurs, bromurs i iodurs (és a dir, els halurs) dels actinoides són, en la seva major part, isostructurals per a qualsevol halogen i es pot predir el tipus d’estructura a partir d’un coneixement del radi iònic. La solubilitat d'aquests halurs a l'aigua és generalment gran. Els òxids +3 dels actinoides també són isostructurals, amb la fórmula general <chem>M2O3</chem>, en què <chem>M</chem> és un element actinoide; formen cristalls cúbics (o hexagonals) i, per tant, les densitats i altres propietats d'aquests òxids i altres compostos cristal·lins són fàcilment predicibles. En general, doncs, la química dels actinoides en estat d’oxidació +3 és similar, amb diferències degudes principalment a la mida iònica. Com a conseqüència d’aquestes similituds, les separacions dels elements i dels seus components són sovint difícils, cosa que requereix l’ús de mètodes en què diferències físiques molt lleus dels àtoms o ions serveixen per separar els materials químicament gairebé idèntics. Dos mètodes són les reaccions d’intercanvide [[bescanvi iònic]], en què s’utilitzen diferències en la mida i l’enllaç dels ions per efectuar la separació, i l’extracciól’[[Extracció (química)|extracció]] de dissolvents, en què s’utilitzen dissolvents no aquosos específics i reactius de complexació per retirar l’element desitjat de la solució aquosa.
[[Fitxer:Sample of thorium nitrate hydrate.jpg|miniatura|Nitrat de tori(IV) hidratat <chem>Th(NO3)4.xH2O</chem>]]
 
Els actinoides en estat d’oxidació +4 també són molt semblants (i també s’assemblen als lantanoides +4). Els +4 actinoides (tori, protactini, urani, neptuni, plutoni, berkeli i, en menor mesura, americi, curi i californi) són prou estables per experimentar reaccions químiques en solucions aquoses. Existeixen compostos cristal·litzats en estat +4 per al tori, protactini, urani, neptuni, plutoni, americi, curio, berkeli i californi. Els òxids i molts fluorurs complexos són coneguts per tots aquests elements. Tots els diòxids són isostructurals, igual que els tetrafluorurs. Els diòxids i tetrafluorurs actinoides es poden preparar en estat sec en encendre el propi metall o un dels seus altres compostos en una atmosfera d’oxigen o de fluor. Alguns tetraclorurs, bromurs i iodurs són coneguts pel tori, l’urani i el neptuni. La facilitat amb què es poden formar disminueix amb l’augment del nombre atòmic. També es coneixen hidròxids d'alguns d'aquests elements en l'estat +4; tenen una solubilitat molt baixa, igual que els fluorurs, oxalats i fosfats. De nou, moltes propietats físiques de tEls tetrafluorurs estan influenciats més per la mida iònica que pel nombre atòmic, i la isostructuralitat d'aquests compostos actinoides i lantanoides és la regla més que l'excepció.
 
==== Estats d’oxidació +5, +6 i +7 ====
Les semblances que presenten els compostos lantanoides i actinoides en els estats d’oxidació +3 i +4, així com en alguns casos pels elements metàl·lics, poden ser molt útils. No obstant això, sorgeixen moltes diferències individuals. Aquests són deguts en part a la barreja dels orbitals (alguns electrons es mouen en orbitals d en lloc de f) i en part als graus relatius d’enllaç dels electrons f.
[[Fitxer:UO3 Anhydrous.jpg|miniatura|Triòxid d'urani o òxid d'urani(VI) <chem>UO3</chem>]]
 
L’altra diferència principal que mostren els actinoides és que alguns posseeixen els estats d’oxidació +5, +6 i +7 (cap element lantanoide supera l’estat +4). Sembla que els electrons 5f dels actinoides, estant prou allunyats del nucli carregat positivament, permeten una eliminació cada cop més fàcil i la consegüent formació d’estats d’oxidació més alts. L'element protactini mostra l'estat +5; urani, neptuni i americi presenten els estats +5 i +6; només el neptuni i el plutoni tenen l’estat +7.
 
23.555

modificacions