Actinio

El actinio es un elemento químico que da origen a la serie química de los actínidos. En la tabla periódica se encuentra entre el radio y torio. Es un metal con una masa atómica igual a 227, representado químicamente por el símbolo Ac y su número atómico es 89.

El actinio es un metal radiactivo relativamente escaso que se halla principalmente en los yacimientos minerales de uranio, como producto de decaimientos nucleares. Por su inestabilidad nuclear se usa mayormente como fuente de partículas alfa (núcleos de helio-4).

El descubrimiento del actinio se atribuye al químico francés André-Louis Debierne, quien en 1899 lo separó de una muestra de uraninita, previamente usada por la física y química polaca Marie Skłodowska y el físico francés Pierre Curie para extraer radio.

Características y propiedades

El actinio es un metal radiactivo de color plateado claro, blando y que capaz de relucir en la oscuridad con un brillo azulado pálido, por la ionización del aire causada por su radiactividad.

La toxicidad del actinio es comparable a la del americio y a la del plutonio.

Este metal históricamente es considerado como una tierra rara, debido a su similitud con los lantánidos. Sin embargo, los actínidos son más variados que los lantánidos.

También se le considera como el primer metal de transición de período 7 en la tabla periódica. Por lo que puede encontrarse formando parte del grupo 3 y al bloque d, aunque por lo general no pertenece a ningún grupo pero sí al bloque f.

El actinio, junto con el polonio, el radio y el radón, es uno de los primeros elementos radiactivos no primordiales sintetizados.

Se conocen 36 isótopos del actinio, todos ellos radiactivos. Naturalmente se producen únicamente los radioisótopos 227Ac y 228Ac.

El radioisótopo más estable es el 227Ac, con una vida media de 21772 años; seguido por el 225Ac, con una vida media de 10 días; y el 226Ac, con una vida media de 29,37 horas. Los demás radioisótopos decaen con una vida media de menos de 10 horas.

Además de hallarse en proporciones minúsculas en menas de uranio, también se han encontrado trazas de actinio en menas de torio.

Por su semejanza con los lantánidos, el actinio es un metal difícil de separar y extraer de sus fuentes minerales.

El actinio se produce generalmente por irradiación neutrónica del radio-226 en reactores nucleares.

Propiedades físicas

  • Su punto de fusión es 1050 °C y su punto de ebullición es 3198 °C.
  • Organolépticamente, es un metal radiactivo, blando, de color plateado brillante, inodoro, pesado y que brilla con un color azul pálido en la oscuridad.
  • En condiciones ambientales promedio se encuentra en estado sólido.
  • Su densidad es igual a 10070 kg/m3.
  • Posee una intensa radiactividad. El radioisótopo actinio-227 decae generalmente por emisión de partículas beta (electrones o positrones) y de partículas alfa (con menor frecuencia).

Propiedades químicas

  • Este metal reacciona rápidamente con el oxígeno atmosférico formando una capa de óxido de actinio, que le permite evitar oxidaciones subsiguientes.
  • Su estado de oxidación es +3, comportándose como un óxido básico fuerte. Sin embargo, puede encontrar raramente en el estado de oxidación +2, para formar dihidruro de actinio.
  • El catión Ac+3 es el ión tripositivo más grande conocido hasta la fecha, con un volumen capaz de contener cerca de 11 moléculas de agua.
  • Existe un número reducido de compuestos del actinio; solamente existen fluoruros, cloruros, bromuros, sulfuros, óxidos, oxifluoruros, oxicloruros y fosfatos. Todos estos compuestos, a excepción del fosfato, son similares a los compuestos del lantano.
  • Atómicamente está compuesto por 89 electrones, 138 neutrones y 89 protones.
  • Su nube electrónica oscila en 7 niveles de energía.

    Estructura atómica del Actinio
    Estructura atómica del Actinio

Propiedades mecánicas

  • Su módulo de resistencia al cortante es similar al del plomo.

Usos

Debido a su escasez, radiactividad y dificultad de separación-extracción, el actinio actualmente no tiene ninguna aplicación industrial. Sin embargo, es un metal de importancia científica, empleado en un sinnúmero de investigaciones.

Por su alta radiactividad, el actinio-227 es empleado como fuente neutrónica en experimentos de física cuántica en general. Por medio de la desintegración beta del actinio-227 se obtiene emisores alfa que bombardean átomos de berilio-9, que emite neutrones entre otras partículas.

Incluso, la fuente de neutrones 227AcBe es empleada como sonda neutrónica, que útil para medir la calidad del agua presente en el suelo; cuestión importante en el control de calidad de la construcción de carreteras. Asimismo, es utilizada en radioterapia neutrónica, tomografía, etc.

actinio usos
Debido a su radioactividad, el uso del actinio es casi exclusivo de la ciencia.

Además, el actinio-227 ha sido evaluado para ser aplicado en generadores termoeléctricos de radioisótopos de aeronaves.

En el campo de la medicina nuclear, el radioisótopo actinio-225 es usado para producir el isótopo bismuto-213 que se utiliza en tratamientos de radioterapia.

Adicionalmente, el actinio-225 ha sido combinado con el anticuerpo monoclonal lintuzumab para crear un radioinmunoconjundado emisor de partículas alfa, que sirve para evitar el crecimiento de células cancerígenas y tumores.

Dónde se encuentra

En los minerales de uranio se halla actinio debido a la cadena de desintegración del radioisótopo 235U (o del 239Pu), en la cual el actinio-227 es un radioisótopo hijo. Al final de la cadena de desintegración del uranio-235 se encuentra el estable plomo-207.

Por otro lado, en los minerales de torio se encuentra actinio debido a la cadena de decaimiento del radioisótopo 232Th, en donde el actinio-228 es un eslabón. El último eslabón de esta cadena de decaimiento es el estable plomo-208.

Obtención

La mayor parte del actinio-227 sintetizado se genera del bombardeo neutrónico de átomos del isótopo radio-226, produciendo radio-227 que transmuta emitiendo partículas beta en actinio-227. Así, el actinio-228 se obtiene por medio de capturas neutrónicas subsiguientes.

Posteriormente, el actinio producido se separa de otros productos de la desintegración y de las reacciones nucleares (como el torio, polonio, plomo y bismuto) por medio de una solución de benceno thenoyltrifluoroacetona.

Alternativamente, el actinio puede purificarse por medio del intercambio aniónico con resina y ácido nítrico.

El actinio-225 se puede obtener de la cadena de desintegración del neptunio-237 o del uranio-233. También se puede producir bombardeando átomos de radio-226 con iones de deuterio.

El actinio metálico también puede obtenerse de la reducción del fluoruro de actinio con vapor de litio, magnesio o calcio a una temperatura entre 1100-1300 °C.

Quién lo descubrió

En 1899, André-Louis Debierne emitió el primer anuncio del descubrimiento del elemento 89 de la tabla periódica, después de haberlo separado de una muestra de uraninita de la cual se extrajo radio. En 1900 y en 1904 realizó estudios adicionales acerca de las propiedades de este metal.

André-Louis Debierne
André-Louis Debierne

Para este químico este metal era muy parecido al titanio y al torio, dándole el nombre de Actinium, que proviene del griego aktis, aktisnos que significa “rayo o haz”.

En 1902, el químico germano Friedrich Giesel descubrió independientemente al elemento 89, describiéndolo como un metal parecido al lantano, al que llamó Emanium en 1904.

El nombre actinium prevaleció sobre el de emanium porque se propagó irremediablemente en la comunidad científica de Europa a principios del siglo XX, especialmente con los estudios acerca de la vida media de las sustancias obtenidas por Debierne en 1899-1900.

Sin embargo, investigaciones de la década de 1970 y posteriores sostienen que existe una discrepancia entre los resultados publicados en 1899-1900 y en 1904 por Debierne, indicando que probablemente este identificó accidentalmente