Los lantánidos (de La a Lu, Z = 57-71) y los actínidos (de Ac a Lr, Z = 89-103) forman las dos filas separadas en la parte inferior de la tabla periódica. A primera vista, estas dos series de 15 elementos parecen similares: llenado progresivo de una subcapa f, estados de oxidación característicos, posición en el bloque f. En realidad, su comportamiento químico y nuclear diverge profundamente. Tres diferencias principales resumen la dinámica.
Diferencia 1: estabilidad nuclear
Todos los lantánidos, salvo uno (el prometio, Pm), son estables o están presentes en la Tierra de forma primordial. El prometio es radiactivo (vida media de ~17.7 años para el ¹⁴⁵Pm) y existe en la Tierra solo en cantidades traza procedentes de la fisión espontánea del uranio. Los demás lantánidos se extraen industrialmente de minerales como la monacita o la bastnasita.
Todos los actínidos son radiactivos. Solo tres existen en la naturaleza en cantidades aprovechables: el torio (²³²Th, t₁/₂ = 14 mil millones de años), el uranio (²³⁸U y ²³⁵U, con vidas medias de 4.5 y 0.7 mil millones de años) y trazas de protactinio y actinio. Todos los demás, del neptunio al lawrencio, son sintéticos, producidos en reactores o aceleradores. Más allá del fermio (Z = 100), sus vidas medias caen por debajo de un año.
Esta diferencia proviene de la estabilidad nuclear: los lantánidos tienen un número de protones (57-71) bien dentro del «valle de estabilidad nuclear»; los actínidos (89-103) quedan por encima de él, y la barrera de Coulomb ya no impide la fisión espontánea ni la desintegración α.
Diferencia 2: estados de oxidación
Los lantánidos forman casi exclusivamente cationes +3 (Ln³⁺). Es su firma química. Hay algunas excepciones notables: Ce⁴⁺ (capa 4f vacía tras la ionización), Eu²⁺ e Yb²⁺ (capas 4f⁷ y 4f¹⁴ estables), pero su química sigue dominada por el +3.
Los actínidos presentan una gama mucho más rica de estados de oxidación en la primera mitad de la serie:
- U: +3, +4, +5, +6 (uranilo UO₂²⁺)
- Np: +3, +4, +5, +6, +7
- Pu: +3, +4, +5, +6, +7
- Am: +3, +4, +5, +6
Estos múltiples estados provienen de las energías comparables de las subcapas 5f, 6d y 7s en los primeros actínidos: la 5f no está tan profundamente enterrada como la 4f de los lantánidos. En los lantánidos, la 4f está muy contraída y es químicamente inactiva más allá de la ionización inicial; en los actínidos ligeros, la 5f participa en el enlace covalente, lo que abre la puerta a estados de oxidación más altos.
Tras el curio (Z = 96), esta participación de la 5f se desvanece y los actínidos pesados vuelven a estar dominados por el +3, como sus primos lantánidos.
Diferencia 3: contracción y radios iónicos
Ambas series presentan una contracción característica: los radios iónicos disminuyen de forma constante con Z. Es el efecto de un núcleo con más carga que atrae a los electrones hacia sí, con una población de capas comparable. Esta contracción es famosa en los lantánidos: explica por qué el hafnio (justo después de los lantánidos, Z = 72) tiene un radio casi idéntico al del circonio (Z = 40), y por qué esos dos elementos son tan difíciles de separar químicamente.
La contracción lantánida es una disminución de unos 17 pm a lo largo de los 15 elementos (La³⁺: 103 pm → Lu³⁺: 86 pm). La contracción actínida, similar en proporción, se aplica a radios mayores (5f típica frente a 4f).
Lo más importante es que la contracción lantánida actúa sobre los períodos siguientes: todos los elementos de los períodos 6 y 7 posteriores a los lantánidos tienen radios curiosamente comparables a los del período 5; los pares Zr/Hf, Nb/Ta y Mo/W son casi gemelos. Es una de las consecuencias más visibles del llenado de la 4f en la parte inferior de la tabla.
En la práctica
| Criterio | Lantánidos | Actínidos |
|---|---|---|
| Estabilidad nuclear | Todos estables (salvo Pm) | Todos radiactivos |
| Presencia en la Tierra | Naturales, se extraen | Solo Th y U abundan de forma natural |
| Estado de oxidación principal | +3 | +3 a +7 (según Z) |
| Actividad química de los f | Débil (4f enterrada) | Fuerte (la 5f participa) para Z bajo |
| Aplicaciones | Imanes, láseres, pantallas | Combustible nuclear, medicina |
Ambas series son esenciales para la tecnología moderna: los lantánidos para los imanes permanentes (Nd₂Fe₁₄B), los fósforos de las pantallas y los láseres; los actínidos para la energía nuclear civil y militar, la datación radiométrica y la medicina isotópica. Lo que tienen en común: un llenado de la subcapa f que los distingue del resto de la tabla. Lo que los separa: un núcleo que lo cambia todo.