Gli attinidi è il nome collettivo dato agli elementi 90-103 nella tavola periodica, comprendente torio, protattinio, uranio, nettunio, plutonio, americio, curio, berkelio, californio, einsteinio, fermio, mendelevio, nobelio e laurenzio. L’elemento attinio, numero atomico 89, da cui prende il nome il gruppo, non è – in senso stretto – di per sé uno degli attinidi, ma è spesso incluso in essi. Come con tutti gli elementi più pesanti del piombo, nessuna delle serie attinidi ha isotopi stabili e tutti sono quindi radioattivi, generalmente sottoposti a decadimento alfa in altri elementi. Uranio e torio sono presenti in natura, insieme a tracce di attinio, protattinio, plutonio e nettunio. Gli elementi rimanenti non sono mai stati osservati in natura, ma sono stati prodotti in quantità estremamente piccole in acceleratori di particelle.
L’uranio e il torio hanno una lunga emivita e sono stati presenti nella Terra in quantità significative sin dalla sua formazione. Si pensa che gran parte del calore nel nucleo terrestre, che guida la tettonica a zolle e il vulcanismo, sia dovuto al decadimento radioattivo di questi elementi. L’isotopo plutonio-244 ha un’emivita relativamente lunga e tracce del plutonio originario della Terra sopravvivono ancora; tuttavia, la maggior parte del plutonio nell’ambiente proviene da reattori nucleari e test di armi nucleari. L’attinio, il protattinio e il nettunio presenti in natura hanno emivite molto più brevi, quindi qualsiasi quantità di questi elementi che erano presenti quando si formò la Terra sarebbe decaduta molto tempo fa in altri elementi. Attinio, protattinio e nettunio si formano attraverso processi nucleari associati al decadimento degli isotopi dell’uranio.
Come gli elementi lantanidi, gli attinidi occupano un blocco separato dalla tavola periodica principale, come viene solitamente rappresentata, a causa delle loro configurazioni elettroniche. In entrambi questi blocchi, il subshell di elettroni più esterno è stato occupato prima di un subshell precedente, poiché quest’ultimo ha un livello di energia più elevato, ed è il numero di elettroni in questo subshell che differenzia gli elementi l’uno dall’altro. Per i lantanidi è importante la subshell 4f e per gli attinidi la subshell 5f. Questi elementi sono anche noti come elementi f-block. La subshell più esterna è la stessa per tutti gli elementi all’interno di ciascun blocco, ad eccezione del laurenzio, che differisce dall’elemento precedente non nella subshell 5f, ma nell’avere una subshell 7p aggiuntiva contenente un elettrone.
La chimica degli attinidi è governata dal fatto che gli elettroni di valenza, che possono legarsi con altri atomi, non sono confinati al subshell più esterno, dando un numero variabile di stati di ossidazione tra questi elementi. Ad esempio, il plutonio può avere stati di ossidazione da +3 a +7. Tutti gli elementi sono chimicamente reattivi e si ossidano rapidamente nell’aria, rivestendosi di uno strato di ossido. La reattività aumenta con il peso atomico all’interno del gruppo; tuttavia, l’indagine delle proprietà chimiche di alcuni dei membri più pesanti è difficile a causa della loro intensa radioattività e delle emivite molto brevi.
Gli isotopi di attinidi più longevi hanno trovato una varietà di usi. Il torio è stato utilizzato dalla fine del XIX secolo nella produzione di mantelli a gas. La capacità di alcuni isotopi dell’uranio e del plutonio di subire la fissione nucleare ha portato al loro uso nei reattori nucleari e nelle armi nucleari, e il plutonio è stato anche usato come fonte di energia di lunga durata per le sonde spaziali. L’americio è utilizzato nei rilevatori di fumo.