Actino.

Características e importancia. Es un metal radioactivo blando, que reluce en la oscuridad. Se conocen los isótopos con número másico entre 209 y 234, siendo el más estable el ²²⁷Ac que tiene una vida media de 21,7 años.

El ²²⁷Ac, un producto de desintegración del ²³⁵U, es un beta-emisor siendo sus principales productos de desintegración son torio-227, radio-223 y varios isótopos de corto período de radón, bismuto, polonio y plomo. En equilibrio con sus productos de desintegración, es una potente fuente emisora de radiación alfa.

El comportamiento químico del actinio es parecido al de las tierras raras, particularmente al del lantano, siendo capaz de reaccionar con el agua liberando hidrógeno.

Impacto económico. No tiene usos.

Estado nativo. Se encuentra en muy pequeña proporción (0,002 ppm) en los minerales de uranio.

Torio.

Características e importancia. El torio es lo bastante radiactivo como para impresionar una placa fotográfica en varias horas. En estado puro es un metal de color blanco plateado que es estable en el aire y conserva su brillo durante varios meses. Una vez que comienza la oxidación, pierde su brillo y se vuelve gris y posteriormente negro. Las propiedades físicas del torio dependen mucho de la proporción de óxido que contenga. Incluso las formas más puras del metal contienen un porcentaje de varias décimas de óxido.

El torio puro es blando, muy dúctil, y puede ser trabajado en frío. Presenta dos formas cristalinas cambiando a 1.400º C desde una estructura cúbica simple a otra cúbica centrada en el cuerpo.

El óxido de torio tiene un punto de fusión de 3.300º C, que es de los más altos de todos los óxidos. Únicamente unos pocos elementos, como el wolframio, y unos pocos compuestos, tal como el carburo de tántalo, tienen un punto de fusión más alto. Calentado al rojo se oxida y también reacciona con el hidrógeno, los halógenos, el azufre y el nitrógeno.

El torio es atacado lentamente por el oxígeno del aire y por el agua y no se disuelve fácilmente en la mayoría de los ácidos comunes, excepto en el clorhídrico y en el sulfúrico. En forma de polvo fino debe manejarse con precaución ya que arde fácilmente emitiendo una luz blanca muy brillante. Su isótopo más estable, ²³²Th, tiene una vida media de 14.000 millones de años.

Impacto económico. Un importante uso del torio es la preparación de camisas Welsbach, que contienen de óxido de torio con un 1% de óxido de cerio y otras sustancias, que se utilizan en las luces portátiles de gas. Es importante como fuente potencial de combustible atómico, porque el bombardeo de torio-232 con neutrones lentos produce el isótopo fisible U-233. Este proceso es comparable al de obtención de Pu-239 fisible bombardeando U-238 no fisible con neutrones rápidos. No obstante, aún quedan algunos años para que el torio sea considerado alternativa de otros combustibles nucleares ya que su utilización industrial se encuentra todavía en fase de experimentación. El torio metal se usa en aleaciones de magnesio y como componente estabilizador en tubos de vacío. También se utiliza en la industria electrónica como detector de oxígeno.

El óxido ThO₂ se usa para los electrodos y filamentos ligeros, para controlar el tamaño de grano del wolframio usado en las lámparas eléctricas y para fabricar crisoles de laboratorio para altas temperaturas y también como catalizador en la conversión del amoníaco en ácido nítrico, en la obtención de hidrocarburos a partir del carbono, en las operaciones de cracking del petróleo y en la producción de ácido sulfúrico.Los vidrios que contienen óxido de torio el tiene un alto índice de refracción y una baja dispersión por lo que se utilizan en la fabricación de lentes de calidad para cámaras e instrumentos científicos.

Estado nativo. Figura 39º en la clasificación de los elementos más abundantes de la corteza terrestre. Se encuentra en pequeñas cantidades en la torita, o silicato de torio (ThSiO₄) y en la torianita, un mineral radioactivo compuesto de óxido de torio y uranio. Sus yacimientos más importantes, principalmente como óxido de torio ThO₂, se encuentran en las arenas de monacita de la India y Brasil, Australia y Estados Unidos.

Tras el descubrimiento de algunos depósitos de minerales que contienen torio se estima que el elemento puede ser tres veces más abundante que el uranio y de una abundancia parecida a las del molibdeno y el plomo.En cuanto al poder energético del torio contenido en los minerales de la corteza terrestre se estima que puede ser superior a los del uranio y el petróleo juntos. Se supone que el calor del interior de la tierra se debe, en buena medida, al torio y al uranio.

Protactinio.

Características e importancia. Es un sólido brillante, metálico y radioactivo. Su brillo desaparece lentamente si se expone al aire. Por encima de 1,4º K se comporta como superconductor. Se conocen los isótopos de número másico entre 215 y 238. El isótopo más estable, ²³¹Pa, tiene una vida media de 32.700 años y evoluciona hasta el actinio por emisión de partículas alfa.

Es emisor de partículas alfa y su peligrosidad desde el punto de vista radiológico es similar a la del polonio, por lo que requiere una manipulación cuidadosa similar a la utilizada para manejar otros elementos radiactivos como el plutonio.

Es reactivo, dando hidrógeno cuando reacciona con el vapor de agua. También reacciona con el oxígeno y con los ácidos. Actúa con los estados de oxidación +4 y +5 y se han preparado diversos haluros del elemento y otros compuestos, alguno de los cuales son coloreados.

Impacto ambiental. Radioactivo.

Impacto económico. No tiene usos.

Estado nativo. Es uno de los elementos más escasos en la naturaleza y se le conocen más de 20 isótopos, el más común de los cuales es el ²³¹Pa. Su presencia en la corteza terrestre se estima del orden de 0,00001 ppb. Se forma por transmutación del torio en la familia radiactiva natural del ²³⁵U, por lo que se encuentra en los minerales de este elemento. Se encuentra en la pechblenda en una proporción de 0,1 ppm mientras que la concentración de ²³¹Pa en los minerales del Zaire es 30 veces superior.

Uranio.

Características e importancia. Metal radioactivo blanco plateado, duro (un poco más blando que el acero) y ligeramente paramagnético., es el más pesado de los elementos naturales.

El uranio adopta tres formas cristalinas: alfa --( 688ºC) --> beta --( 776ºC) -- > gamma, siendo la forma beta maleable y dúctil.

Es muy reactivo, se oxida fácilmente en el aire frío recubriéndose de una capa de óxido. Cuando está finamente dividido, arde sobre los 150ºC y también es atacado por el agua fria.

El uranio natural es suficientememnte radiactivo como para impresionar una placa fotográfica en aproximadamente una hora. Se piensa que una buena parte del calor interno de la tierra puede atribuirse a la presencia de uranio y torio.

El uranio no se altera por los álcalis, pero desplaza al hidrógeno de los ácidos y de las soluciones de sales de otros metales como mercurio, plata, cobre, estaño, platino y oro.El uranio es soluble en los ácidos clorhídrico y sulfúrico formando sales tetravalentes, pero se vuelve pasivo con el nítrico. A 1000ºC, se combina con el nitrógeno para formar un nitruro amarillo.

También se combina con el cloro, el azufre y el carbono, con el que forma carburo de uranio UC₂ que se descompone en el agua dando H₂ y algunos hidrocarburos. El uranio forma sales de uranilo como el cloruro de uranilo, UO₂Cl₂ , que pueden descomponerse en presencia de luz fuerte y materia orgánica y el nitrato de uranio cuyos cristales tienen la propiedad de ser triboluminiscentes.

Los compuestos trivalentes son bastante inestables y se convierten en hexavalentes por exposición continuada al aire. El isótopo ²³⁸U tiene una vida media de unos 4.500 millones de años.El uranio y sus compuestos son altamente tóxicos, tanto desde un punto de vista radiológico como químico. La concentración máxima permisible de compuestos solubles de uranio en el aire es 0,2 mg/m³ desde el punto de vista químico, mientras que atendiendo a su radiactividad la radiación total máxima para el organismo es de 0,2 microcuries.

Impacto ambiental. Se hacen armas nucleares, son cancerigenos y ademas de radioactivos.

Impacto económico. Se emplea en los dispositivos inerciales de orientación, en giróscopos, como contrapeso para el control de aeronaves y como material de blindaje.

El uranio metálico se usa como blanco en las radiografías de rayos X de alta energía, el nitrato se ha utilizado como toner fotográfico y el acetato se usa en química analítica.

Todos los isótopos son importantes en las industrias nucleares tanto de armamento como de producción de energía. Los compuestos se usan en la fabricación de vidrios especiales (Na₂U₂O₇.6H₂O) y catálisis (el carburo de uranio se usa en la producción de amoníaco).

El ²³⁵U puede ser concentrado por difusión gaseosa u otros procedimientos físicos y utilizarse directamente como combustible nuclear, en lugar del uranio natural, o usarse como explosivo.

El ²³⁸U, el isótopo de mayor vida media, se ha usado para determinar la edad de las rocas ígneas. Este isótopo puede convertirse en plutonio fisionable según el proceso:

²³⁸U (n, gamma) --> ²³⁹U --(beta) --> ²³⁹Np --(beta) --> ²³⁹Pu.

El uranio natural, ligeramente enriquecido con ²³⁵U en un pequeño porcentaje , se usa para abastecer los reactores nucleares para la producción de energía eléctrica. El torio natural puede irradiarse con neutrones como se indica a continuación para producir el isótopo ²³³U:

²³²Th (n, gamma) --> ²³³Th --(beta) --> ²³³Pa --(beta) --> ²³³U

Mientras que el torio no es fisionable, el ²³³U sí lo es, y puede usarse como combustible nuclear. Un kg de uranio completamente fisionado tiene un poder como combustible equivalente a unas 6.000 toneladas de carbón.

Tras el descubrimiento de la fisión nuclear, el uranio llegó a convertirse en un metal estratégico hasta el punto de que su uso estaba restringido a la fabricación de armas.

En los años 1955, 1958 y 1964 se celebraron Ginebra (Suiza) sendas Conferencias Internacionales sobre el Uso Pacífico de la Energía Atómica con el objeto de regular el cada vez más extendido uso del uranio como combustible en instalaciones industriales de todo tipo.

Sin embargo, a pesar de constituir una poderosa fuente de energía, existe una fuerte contestación social debida a los problemas de seguridad en las plantas y, sobre todo, los del almacenamiento de los residuos radiactivos.

Estado nativo. El uranio es un elemento menos escaso de lo que se pensó en un principio. Es más abundante que el mercurio, el antimonio, la plata o el cadmio siendo su presencia en la naturaleza parecida a la del molibdeno o el arsénico.

El uranio nunca se encuentra en estado libre sino como óxido o sal compleja en minerales tales como la pechblenda, un óxido mixto de composición entre UO₂ y U₃O₈, la carnotita, un vanadato de uranilo y potasio ((VO₄UO₂K)₂•3H₂O), la uraninita, en las arenas de monacita, en las rocas ígneas y en el lignito, y puede recuperarse comercialmente desde todas estas fuentes.

Su concentración media en la corteza terrestre es de 2 ppm y ocupa el puesto 48º en la clasificación de elementos más abundantes.

Los minerales de uranio se distribuyen ampliamente en todo el mundo. Los depósitos de pechblenda, el mineral más rico de uranio, se encuentran principalmente en Canadá, Zaire y Estados Unidos aunque en éste último se extrae principalmente de la carnotita.

La producción mundial de concentrado puro de uranio está en torno a las 30.000 toneladas anuales.

El uranio tiene dieciseis isótopos, todos ellos radiactivos. El uranio natural está compuesto de 99,28305% en peso de ²³⁸U, 0,7110% de ²³⁵U y 0,0054% de ²³⁴U.

Los estudios demuestran que el porcentaje en peso de ²³⁵U en el uranio natural varía como mucho en un 0,1%, dependiendo del mineral, estimándose que la presencia media de este isótopo en el uranio natural es algo superior al 0,7%.

El origen del uranio, el elemento natural de mayor número atómico si exceptuamos las trazas de neptunio y plutonio, no es bien conocido. No obstante, es de suponer que ese uranio es un producto de la desintegración de elementos con peso atómico más alto, que pueden haber estado presentes en la tierra o en cualquier otra parte del universo y que se se habrían formado en procesos estelares como la explosión de supernovas o el propio big-bang.