conceito de actinida -Actinide concept

Em química nuclear, o conceito de actinídeos propôs que os actinídeos formassem uma segunda série de transição interna homóloga aos lantanídeos . Suas origens derivam da observação de propriedades semelhantes a lantanídeos em elementos transurânicos em contraste com a química complexa distinta de actinídeos previamente conhecidos. Glenn T. Seaborg , um dos pesquisadores que sintetizou elementos transurânicos, propôs o conceito de actinídeos em 1944 como uma explicação para os desvios observados e uma hipótese para guiar experimentos futuros. Foi aceito logo em seguida, resultando na colocação de uma nova série de actinídeos compreendendo os elementos 89 ( actínio ) a 103 ( laurencio) abaixo dos lantanídeos na tabela periódica dos elementos de Dmitri Mendeleev .

Origem

Tabela periódica ilustrando a colocação de tório e urânio como metais de transição . Embora o háfnio não fosse conhecido na época, assumiu-se que o tório seguia a periodicidade do grupo 4 e, portanto, foi colocado lá, e o urânio foi colocado no grupo 6 abaixo do tungstênio .

No final da década de 1930, os primeiros quatro actinídeos (actínio, tório, protactínio e urânio) eram conhecidos. Acreditava-se que eles formavam uma quarta série de metais de transição, caracterizados pelo preenchimento de orbitais 6 d , nos quais tório, protactínio e urânio eram respectivos homólogos de háfnio, tântalo e tungstênio. Essa visão foi amplamente aceita, pois as investigações químicas desses elementos revelaram vários estados de alta oxidação e características que se assemelhavam muito aos metais de transição 5d. No entanto, pesquisas em teoria quântica de Niels Bohr e publicações posteriores propuseram que esses elementos deveriam constituir uma série 5f análoga aos lantanídeos, com cálculos de que o primeiro elétron 5f deveria aparecer na faixa do número atômico 90 (tório) a 99 ( einsteinio ). As inconsistências entre os modelos teóricos e as propriedades químicas conhecidas tornaram difícil colocar esses elementos na tabela periódica .

A primeira aparição do conceito de actinídeos pode ter sido em uma tabela periódica de 32 colunas construída por Alfred Werner em 1905. Ao determinar a disposição dos lantanídeos na tabela periódica, ele colocou o tório como um homólogo mais pesado do cério e deixou espaços para radioelementos hipotéticos no sétimo período, embora ele não tenha estabelecido a ordem correta dos actinídeos conhecidos.

Após as descobertas dos elementos transurânicos neptúnio e plutônio em 1940 e investigações preliminares de sua química, sua colocação como uma quarta série de metais de transição foi desafiada. Esses novos elementos exibiram várias propriedades que sugeriam uma semelhança química próxima com o urânio, em vez de seus supostos homólogos de metais de transição. Experimentos subsequentes direcionados aos elementos então desconhecidos amerício e cúrio levantaram outras questões. Seaborg et ai. não conseguiu identificar esses elementos sob a premissa de que eram metais de transição, mas foram separados com sucesso e descobertos em 1944, seguindo a suposição de que seriam quimicamente semelhantes aos lantanídeos . Outras experiências corroboraram a hipótese de uma série de actinídeos (então referida como "thórides" ou "uranidas"). Um estudo espectroscópico no Laboratório Nacional de Los Alamos por McMillan , Wahl e Zachariasen indicou que os orbitais 5f, em vez dos orbitais 6d , estavam sendo preenchidos. No entanto, esses estudos não puderam determinar inequivocamente o primeiro elemento com elétrons 5f e, portanto, o primeiro elemento da série dos actinídeos.

Aceitação

As descobertas do amerício e do cúrio sob a hipótese de se assemelharem aos lantanídeos levaram Seaborg a propor o conceito de uma série de actinídeos aos seus colegas em 1944 – tendo como premissa central a semelhança com os lantanídeos e o preenchimento de orbitais f. Apesar de sua aparente correção, eles não recomendaram a Seaborg que enviasse uma comunicação ao Chemical and Engineering News , temendo que fosse uma ideia radical que arruinaria sua reputação. Ele, no entanto, o submeteu e ganhou ampla aceitação; novas tabelas periódicas colocaram assim os actinídeos abaixo dos lantanídeos. Após sua aceitação, o conceito de actinídeos provou ser fundamental no trabalho de base para descobertas de elementos mais pesados, como o berquélio em 1949. O conceito de actinídeos explicou algumas das propriedades observadas dos primeiros actinídeos, ou seja, a presença de +4 a +6 estados de oxidação , e propôs a hibridização dos orbitais 5f e 6d, cujos elétrons se mostraram fracamente ligados nesses elementos. Também apoiou resultados experimentais para uma tendência de +3 estados de oxidação nos elementos além do amerício.

Outras elaborações sobre o conceito de actinídeos levaram Seaborg a propor mais duas séries de elementos continuando a periodicidade estabelecida. Ele propôs uma série de transactinídeos de número atômico 104 a 121 e uma série de superactinídeos de número atômico 122 a 153.

Veja também

Referências

  1. ^ Glenn Seaborg (1946). "Os Elementos de Transurânio". Ciência . 104 (2704): 379-386. Bibcode : 1946Sci...104..379S . doi : 10.1126/science.104.2704.379 . JSTOR  1675046 . PMID  17842184 .
  2. ^ a b c d e Glenn Seaborg (1994). "Origem do Conceito Actinide" (PDF) . Lantanídeos/Actinídeos: Química . Manual de Física e Química de Terras Raras. Vol. 18 (1 edição). ISBN 9780444536648. LBL-31179.
  3. ^ a b c d e David L. Clark (2009). A Descoberta do Plutônio Reorganizou a Tabela Periódica e Auxiliou a Descoberta de Novos Elementos (PDF) (Relatório). Laboratório Nacional de Los Alamos.
  4. ^ Philip J. Stewart (2019). "Previsões de Mendeleev: sucesso e fracasso" . Fundamentos da Química . 21 (1): 3–9. doi : 10.1007/s10698-018-9312-0 .
  5. ^ a b c David L. Clark; David E. Hobart (2000). "Reflexões sobre o legado de uma lenda: Glenn T. Seaborg, 1912-1999" (PDF) . Ciência de Los Alamos . 26 : 56-61.
  6. ^ Andreas Trabesinger (2017). "Berquélio pacífico" . Natureza Química . 9 (9): 924. Bibcode : 2017NatCh...9..924T . doi : 10.1038/nchem.2845 . PMID  28837169 .