Quindici metalli radioattivi, quattro naturali e undici prodotti artificialmente

Attinoidi

Dall'attinio al laurenzio. Sono tutti radioattivi. Solo torio e uranio esistono in quantità utilizzabile in natura; gli altri sono prodotti di decadimento fugaci oppure completamente sintetici. Insieme alimentano veicoli spaziali, permettono di datare le rocce, curano il cancro e hanno diviso in due il ventesimo secolo.

Membri
15
Gruppo
blocco f, periodo 7
Configurazione
[Rn] 5f¹⁻¹⁴ 6d⁰⁻¹ 7s²
Radioattivi
15

Evidenziato nella tavola periodica

Ogni membro

I 15 Attinoidi

89 Ac Attinio 227 u Intensamente radioattivo e 150 volte più radioattivo del radio — l'attinio emette una luce azzurro pallido al buio. Radioattivi Solido 90 Th Torio 232.038 u Tre volte più abbondante dell'uranio e un potenziale combustibile per reattori che non può essere facilmente trasformato in arma. Radioattivi Solido 91 Pa Protoattinio 231.036 u Uno degli elementi naturali più rari e costosi — estrarre 125 g un tempo costava mezzo milione di dollari. Radioattivi Solido 92 U Uranio 238.029 u L'elemento primordiale più pesante e quello che ha diviso in due il ventesimo secolo. Radioattivi Solido 93 Np Nettunio 237 u Il primo elemento transuranico, prodotto bombardando l'uranio con neutroni nel 1940. Radioattivi Solido 94 Pu Plutonio 244 u L'elemento che ha reso possibile l'era atomica e alimenta i veicoli spaziali oltre la portata del Sole. Radioattivi Solido 95 Am Americio 243 u L'elemento presente discretamente in milioni di rilevatori di fumo in tutto il mondo. Radioattivi sintetico Solido 96 Cm Curio 247 u Nominato in onore dei Curies e l'isotopo che ha analizzato il suolo di Marte. Radioattivi sintetico Solido 97 Bk Berkelio 247 u Prodotto in quantità di nanogrammi e usato principalmente come bersaglio per creare elementi ancora più pesanti. Radioattivi sintetico Solido 98 Cf Californio 251 u Una sorgente di neutroni abbastanza potente da essere usata nella registrazione dei pozzi petroliferi e nel trattamento del cancro. Radioattivi sintetico Solido 99 Es Einsteinio 252 u Scoperto nel fallout del primo test della bomba all'idrogeno, in campioni fatti volare attraverso la nube. Radioattivi sintetico Solido 100 Fm Fermio 257 u L'elemento più pesante che può essere prodotto in quantità pesabili mediante bombardamento neutronico. Radioattivi sintetico Solido 101 Md Mendelevio 258 u Il primo elemento prodotto e identificato un atomo alla volta. Radioattivi sintetico Solido 102 No Nobelio 259 u Oggetto di una disputa decennale sulla scoperta tra équipe svedesi, americane e sovietiche. Radioattivi sintetico Solido 103 Lr Laurenzio 262 u L'ultimo attinoide, con una configurazione elettronica che ha infranto lo schema previsto. Radioattivi sintetico Solido

Che cosa li definisce

Tre caratteristiche che definiscono Attinoidi

01

Tutti radioattivi, senza eccezioni

Oltre il bismuto, nessun nucleo è veramente stabile. I tempi di dimezzamento vanno dai 14 miliardi di anni del torio-232, più antico della Terra e ancora presente, fino a frazioni di secondo per gli elementi più pesanti.

02

Più variabili dei lantanoidi

I primi attinoidi non nascondono i loro elettroni 5f come i lantanoidi nascondono i loro elettroni 4f, quindi questi elettroni partecipano ai legami. Solo l'uranio presenta stati di ossidazione da +3 a +6. Oltre l'americio, gli elettroni 5f si localizzano e il comportamento diventa simile a quello dei lantanoidi, stabilizzandosi su +3.

03

Fissili e fertili

L'uranio-235 e il plutonio-239 sostengono reazioni a catena. L'uranio-238 e il torio-232 no, ma catturano neutroni per diventare nuclidi che lo fanno. Questa distinzione è alla base dell'ingegneria nucleare.

Tendenze periodiche

Come cambiano nella famiglia

Il raggio ionico si contrae lungo la serie, come nei lantanoidi. La stabilità crolla all'aumentare del numero atomico: tutto ciò che viene dopo il fermio (100) esiste solo negli esperimenti con acceleratori, dove viene prodotto e rilevato una manciata di atomi alla volta.

Nel mondo

A che cosa servono

Uranio

Combustibile per reattori e armi. L'uranio naturale è costituito per il 99,3% da U-238; solo lo 0,7% di U-235 sostiene una reazione a catena, ed è a questo che serve l'arricchimento.

Plutonio

Armi e, come Pu-238, generatori termoelettrici a radioisotopi che alimentano ancora Voyager 1 a più di 24 miliardi di km dalla Terra.

Torio

Tre volte più abbondante dell'uranio e un possibile combustibile per reattori molto più difficile da trasformare in un'arma. Per un secolo, i reticoli incandescenti a gas hanno illuminato le strade grazie a esso.

Americio

La sorgente di ionizzazione presente in milioni di rilevatori domestici di fumo: circa 0,3 microgrammi ciascuno.

Californio

Una sorgente di neutroni abbastanza potente per la registrazione dei pozzi petroliferi e il trattamento del cancro: un microgrammo emette 2.3 milioni di neutroni al secondo.

Attinio e curio

Ac-225 viene utilizzato nella terapia alfa mirata contro tumori altrimenti incurabili; le sorgenti di curio alimentavano gli spettrometri a raggi X dei rover su Marte.

Manipolazione

Sicurezza

La famiglia più pericolosa della tavola. Tutti sono radiotossici; molti sono anche metalli pesanti chimicamente tossici. Gli emettitori alfa come il plutonio e il polonio sono relativamente innocui fuori dal corpo ed estremamente pericolosi al suo interno, poiché le particelle alfa depositano tutta la loro energia in una distanza molto breve. Ogni attinoide oltre il torio e l'uranio naturali presenti in tracce richiede autorizzazioni, schermatura e contenimento.

Informazioni utili

  • Voyager 1 funziona grazie al calore del plutonio-238 dal 1977 e dovrebbe continuare a trasmettere fino alla metà degli anni 2020.
  • Un reattore nucleare naturale ha funzionato per centinaia di migliaia di anni a Oklo, in Gabon, circa 1.7 miliardi di anni fa, quando l'uranio naturale era ancora sufficientemente arricchito da raggiungere la criticità autonomamente.
  • L'einsteinio fu scoperto nel fallout del primo test di una bomba all'idrogeno, nei detriti raccolti da aerei fatti volare attraverso la nube.

Domande frequenti

Informazioni sulla famiglia Attinoidi

Perché l'uranio-235 è fissile ma l'uranio-238 no?

Appaiamento nucleare. U-235 ha un numero dispari di neutroni, quindi l'aggiunta di uno libera energia di legame sufficiente a spingere immediatamente il nucleo oltre la sua barriera di fissione, anche a partire da un neutrone lento. U-238 ha un numero pari; l'aggiunta di un neutrone ne libera meno, e solo un neutrone veloce, che trasporta la propria energia cinetica, può provocarne la fissione. Per questo i reattori moderano i neutroni e l'arricchimento è necessario.

Qual è la differenza tra fissile e fertile?

Un nuclide fissile può sostenere autonomamente una reazione a catena: U-235, Pu-239, U-233. Un nuclide fertile no, ma cattura un neutrone e si trasmuta in qualcosa che può farlo: U-238 diventa Pu-239 e Th-232 diventa U-233. I reattori autofertilizzanti esistono per eseguire deliberatamente questa conversione.

È sicuro stare vicino a qualche attinoide?

L'uranio impoverito e il torio sono deboli emettitori alfa e il metallo intatto viene fermato dalla pelle — per un secolo le persone hanno maneggiato reticelle di torio per lampade a gas. Il pericolo è l'inalazione o l'ingestione, perché le particelle alfa depositano tutta la loro energia all'interno dei tessuti viventi. Tutto ciò che viene dopo l'americio è pericoloso in qualsiasi circostanza ed esiste solo all'interno di strutture schermate.

Continuate

Le altre nove famiglie

6 Metalli alcalini Li Na K Rb Cs Fr 6 Metalli alcalino-terrosi Be Mg Ca Sr Ba Ra 38 Metalli di transizione Sc Ti V Cr Mn Fe Co 12 Metalli post-transizione Al Ga In Sn Tl Pb Bi 7 Metalloidi B Si Ge As Sb Te At 7 Non metalli H C N O P S Se 5 Alogeni F Cl Br I Ts 7 Gas nobili He Ne Ar Kr Xe Rn Og 15 Lantanoidi La Ce Pr Nd Pm Sm Eu