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.