Actinídeos
Algumas substâncias cujos átomos
pertencem ao grupo dos actinídeos são essenciais a processo de
obtenção de energia atômica. O combustível que se utiliza nas
centrais nucleares como produto da fissão é basicamente constituído
de urânio 235 e plutônio 239.
Os actinídeos compõem a série de
elementos químicos de estrutura semelhante à do actínio, ao qual se
seguem na tabela periódica. O grupo é formado pelos elementos
naturais actínio, tório, protoactínio e urânio, mais os chamados
elementos transurânicos — netúnio, plutônio, amerício, cúrio,
berquélio, califórnio, einstéinio, férmio, mendelévio, nobélio e
laurêncio, obtidos por meio de processos radioativos.
Estado natural e propriedades:
Somente o urânio, o tório, e, em menor
proporção o actínio e o protoactínio são encontrados na natureza. Os
demais actinídeos não se encontram em estado natural, devido a sua
grande instabilidade. Conseqüentemente, sua existência deve a
experimentos realizados com aceleradores de alta energia, que
conseguem romper os núcleos dos átomos mais leve.
As características químicas de em
elemento se definem pelo número de elétrons da órbita mais externa.
A tabela periódica mostra que os números atômicos aumentam de um a
um, o que indica que cada elemento possui um próton e um elétron a
mais que o elemento precedente. Esse elétron se integra à órbita
mais externa e confere ao elemento características químicas
diferentes das do elemento que antecede.
É nisso justamente que reside a
peculiaridade dos actinídeos: os novos elétrons se integram a
órbitas profundas, mantendo a mais externa invariável. Desse
fenômeno nasce a grande afinidade entre as propriedades químicas da
série. O mesmo ocorre no grupo dos lantanídeos, ou terras raras, que
é outro conjunto de elementos estreitamente vinculados aos
actinídeos, devido a suas similaridades e à configuração semelhante
de camada externa dos elétrons.
Os actinídeos possuem sete camadas ou
órbitas. As cargas negativas que aumentam de quantidade à medida que
cresce o número atômico integram-se à quinta órbita. Os lantanídeos,
por sua vez, possuem seis camadas e os novos elétrons se localizam
na quarta órbita. Essa relação é importante para os pesquisadores,
porque permite atribuir aos actinídeos propriedades descobertas pelo
estudo dos lantanídeos, mais estáveis e mais freqüentemente
encontrados em estado livre.
A principal diferença entre os dois
grupos de elementos está em seu número de oxidação, que determina a
quantidade de elétrons que cada um deles pode aceitar ou ceder ao
combinar-se com outros elementos. Quase todos os lantanídeos têm
número de oxidação +3, o que significa que podem aceitar três
elétrons. Os actinídeos têm número de oxidação variável entre +3 e
+7. Como possuem mais orbitais, os elétrons adquiridos se situam na
quinta delas, enquanto que nos lantanídeos os novos elétrons se
localizam na quarta órbita. Esse fenômeno determina comportamentos
químicos diferentes, pois, os elétrons que permanecem mais distantes
do núcleo sofrem uma atração menor por parte das cargas positivas,
fazendo com que os actinídeos participem de reações químicas com
maior facilidade que os lantanídeos.
Radioatividade dos actinídeos:
Todos os actinídeos são
radioativos, ou seja, emitem radiações de modo espontâneo e se
desintegram para formar elementos mais estáveis, de menor peso e
números atômicos menores. Em termos gerais, são radioativos todos os
elementos de número atômico maior que 83 (número do bismuto).
Existem três tipos principais de radiações: os raios beta, que
consistem em elétrons; os raios alfa, que são pares de prótons e
neutros unidos em um núcleo de hélio; os raios gama, de natureza
ondularia eletromagnética. Quanto mais instável um elemento, mais
freqüente será sua emissão de radiação, portanto, mais rápida sua
desintegração. Chama-se “meia-vida”
o tempo necessário para a carga radioativa do elemento se reduza à
metade. Seu valor varia de milhares de anos a poucos segundos.
A desintegração radioativa é o
fenômeno responsável pelo fato de que a maior parte dos actinídeos
não sejam encontrados em estado natural. O tório e o urânio existem
na natureza porque são produtos da desintegração de elementos
transurânicos, além de terem meias-vidas relativamente longas. A
grande quantidade de calor gerada pela desintegração é o fundamento
pela qual se apóia o aproveitamento de energia nuclear.
Actinídeos e energia nuclear:
Denominam-se isótopos os elementos que
apresentam o mesmo número de elétrons e prótons, mas números
diferentes de nêutrons em relação à configuração normal do átomo. Os
isótopos dos actinídeos apresentam uma acentuada tendência a captar
nêutrons e adquirir assim uma configuração estável. Submetidos à
ação de partículas energéticas, os núcleos dos isótopos de urânio ou
plutônio, por exemplo, se desintegram e liberam grande quantidade de
energia. No processo se desprendem outros nêutrons, que vão atingir
o núcleo de novos átomos, os quais por sua vez se desintegram. Esse
é o principio da reação em cadeia, fundamento dos reatores nucleares
e da bomba atômica.
Além dos elementos actínio, tório,
urânio e plutônio, cuja importância no campo da energia nuclear é
essencial, cabe destacar as aplicações dos transurânicos. Assim, por
exemplo, o isótopo 241 do amerício, no qual predomina a radiação
gama, é usado em diferentes sistemas de medição industrial e no
diagnóstico radiológico dos distúrbios da tireóide. Outro elemento
transurânico de variada aplicação, em função de sua radioatividade
específica, é o isótopo 252 do califórnio. Esse elemento é uma
notável fonte de nêutrons para a tecnologia nuclear e se aplica
também à prospecção de minerais e à localização de lençóis de
petróleo.
|
Propriedades físicas e
químicas dos actinídeos:
|
| Nome |
Símbolo atômico |
Número mais estável |
Isótopo |
Valência |
Configuração
eletrônica: |
| Actínio |
Ac |
98 |
227 |
3 |
(Rn)6d17s5 |
| Tório |
Th |
90 |
232 |
4 |
(Rn)6d27s2 |
| Protactínio |
Pa |
91 |
231 |
4, 5 |
(Rn)5f26d17s2 |
| Urânio |
U |
92 |
238 |
3, 4, 5, 6 |
(Rn)5f36d17s2 |
| Netúnio |
Np |
93 |
237 |
3, 4, 5, 6 |
(Rn)5f46d17s2 |
| Plutônio |
Pu |
94 |
244 |
2, 3, 4, 5, 6 |
(Rn)5f66s2 |
| Amerício |
Am |
95 |
243 |
2, 3, 4, 5, 6 |
(Rn)5f77s2 |
| Cúrio |
Cm |
96 |
247 |
3, 4 |
(Rn)5f76d17s2 |
| Berquélio |
Bk |
97 |
247 |
3, 4 |
(Rn)5f86d17s2
ou (Rn)5f97s2 |
| Califórnio |
Cf |
98 |
251 |
3 |
(Rn)5f107s2 |
| Einstéinio |
Es |
99 |
254 |
2, 3 |
(Rn)5f117s2 |
| Férmio |
Fm |
100 |
257 |
2, 3 |
(Rn)5f127s2 |
| Mendelévio |
Md |
101 |
101 |
2, 3 |
(Rn)5f137s2 |
| Nobélio |
No |
102 |
102 |
2, 3 |
(Rn)5f147s2 |
| Laurêncio |
Lw |
103 |
256 |
3 |
(Rn)5f147s2 |
