A muchos de nosotros a menudo se nos dice que nos parecemos a otro miembro de nuestra familia, por ejemplo, que tenemos la nariz de nuestra madre o los ojos de nuestro padre.

Los elementos químicos de la tabla periódica también tienen semejanzas familiares que podrían proporcionar información predictiva sobre la forma en que interactúan los elementos. llevando a los científicos a aplicaciones aún no imaginadas.

En el caso de un elemento, protactinio, Las similitudes químicas producidas por la configuración de sus electrones más externos unen dos familias de elementos:los metales de transición estables y bien conocidos y los actínidos más exóticos.

En un nuevo estudio del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) y la Universidad de Lille en Francia, Los químicos han explorado las múltiples semejanzas del protactinio para comprender más completamente la relación entre los metales de transición y la compleja química de los primeros elementos actínidos.

El valor principal de protactinium no está en sus usos comerciales, sino al proporcionar nuevos conocimientos fundamentales sobre la química de los elementos. El protactinio es un elemento actínido y se encuentra entre el torio y el uranio en la tabla periódica. Sin embargo, protactinium también se parece mucho al niobio y al tantalio, ambos son metales de transición utilizados en una variedad de aplicaciones químicas y metalúrgicas. Cuando los químicos comprenden sus similitudes con más detalle, pueden descubrir aplicaciones novedosas y aún no descubiertas para estos y otros elementos relacionados.

"El protactinio está en un punto de apoyo en la tabla periódica, ", dijo el autor del estudio y químico de Argonne Richard Wilson." La cuestión de cómo armamos la tabla periódica realmente se encuentra en el centro de nuestro pensamiento sobre el protactinio ".

La respuesta a si el protactinio actúa más como un actínido o como un metal de transición se encuentra en las capas externas de electrones de un átomo de protactinio. Los científicos designan cada caparazón con un número (del 1 al 7) y una letra (s, pag, do f). En qué capa habitan los electrones externos de un elemento, en términos de número y letra, define su familia y ayuda a determinar una amplia gama de su comportamiento químico y físico.

La diferencia entre los metales de transición y los actínidos radica en que la capa exterior se llena primero con los electrones disponibles. Protactinio, Wilson señaló, es particularmente importante porque representa el límite en el que un orbital 'd' y un orbital 'f' cambian de lugar energéticamente. Esto determina cómo se llenan los orbitales y cómo interactúan o se vinculan con sus vecinos.

"Los orbitales 'd' en los metales de transición participan en los enlaces químicos de una manera muy directa, y pueden organizarse en estructuras bastante predecibles, "Dijo Wilson." Los actínidos no forman los mismos tipos de enlaces tan fácilmente ".

Según Wilson, Los químicos que estudian actínidos que han intentado convencer al protactinio para que actúe como sus primos de metales de transición han tenido un éxito limitado. "¿Podemos hacer que el protactinio se comporte como el niobio y el tantalio? La respuesta experimentalmente es 'todavía no, ", Dijo Wilson. Pero trabajar en la teoría de este elemento único podría darnos una nueva visión de cómo es capaz de asentarse en esta importante intersección química y energética".

Los cambios en los orbitales de los electrones y los comportamientos de enlace que ocurren dentro de los elementos pesados ​​solo aumentan a medida que avanza la tabla periódica. En los elementos más pesados, Wilson dijo, Los efectos relativistas comienzan a reemplazar nuestra comprensión clásica de cómo ciertos elementos "deberían" comportarse, incluso hasta el punto en que un elemento hipotético podría parecerse tanto a un gas noble inerte como a un metal altamente activo al mismo tiempo.

"Estamos empezando a comprender que el protactinio es el umbral en el que la unión en el sistema periódico está comenzando a cambiar, ", Dijo Wilson." Estamos profundizando en lo que realmente hace funcionar la tabla periódica ".

El estudio, "Protactinio y la intersección de actínidos y química de metales de transición, "apareció en la edición en línea del 12 de febrero de Comunicaciones de la naturaleza .