Les actinides sont le nom collectif donné aux éléments 90-103 du tableau périodique, comprenant le thorium, le protactinium, l’uranium, le neptunium, le plutonium, l’américium, le curium, le berkelium, le californium, l’einsteinium, le fermium, le mendelevium, le nobelium et le lawrencium. L’élément actinium, numéro atomique 89, d’après lequel le groupe est nommé, n’est pas – à proprement parler – lui-même l’un des actinides, mais est souvent inclus avec eux. Comme pour tous les éléments plus lourds que le plomb, aucune des séries des actinides n’a d’isotope stable et tous sont donc radioactifs, subissant généralement une désintégration alpha en d’autres éléments. L’uranium et le thorium sont présents à l’état naturel, ainsi que des traces d’actinium, de protactinium, de plutonium et de neptunium. Les éléments restants n’ont jamais été observés dans la nature, mais ont été fabriqués en très petites quantités dans des accélérateurs de particules.
L’uranium et le thorium ont de longues demi-vies et sont présents dans la Terre en quantités importantes depuis sa formation. On pense qu’une grande partie de la chaleur dans le noyau de la Terre, qui entraîne la tectonique des plaques et le volcanisme, est due à la désintégration radioactive de ces éléments. L’isotope plutonium-244 a une demi-vie relativement longue et des traces du plutonium originel de la Terre survivent encore ; cependant, la plupart du plutonium dans l’environnement provient des réacteurs nucléaires et des essais d’armes nucléaires. L’actinium, le protactinium et le neptunium naturels ont des demi-vies beaucoup plus courtes, de sorte que toutes les quantités de ces éléments qui étaient présentes lors de la formation de la Terre se seraient depuis longtemps désintégrées en d’autres éléments. L’actinium, le protactinium et le neptunium se forment par des processus nucléaires associés à la désintégration des isotopes de l’uranium.
Comme les éléments lanthanides, les actinides occupent un bloc distinct du tableau périodique principal, comme il est généralement représenté, en raison de leurs configurations électroniques. Dans ces deux blocs, la sous-couche électronique la plus externe a été occupée avant une sous-couche antérieure, car cette dernière a un niveau d’énergie plus élevé, et c’est le nombre d’électrons dans cette sous-couche qui différencie les éléments les uns des autres. Pour les lanthanides, c’est la sous-couche 4f qui est importante, et pour les actinides, la sous-couche 5f. Ces éléments sont également connus sous le nom d’éléments f-block. La sous-couche la plus externe est la même pour tous les éléments de chaque bloc, à l’exception du lawrencium, qui diffère de l’élément précédent non pas dans la sous-couche 5f, mais en ayant une sous-couche 7p supplémentaire contenant un électron.
La chimie des actinides est régie par le fait que les électrons de valence, qui peuvent se lier à d’autres atomes, ne sont pas confinés à la sous-couche la plus externe, ce qui donne un nombre variable d’états d’oxydation parmi ces éléments. Par exemple, le plutonium peut avoir des états d’oxydation de +3 à +7. Tous les éléments sont chimiquement réactifs et s’oxydent rapidement dans l’air, se recouvrant d’une couche d’oxyde. La réactivité augmente avec le poids atomique au sein du groupe ; cependant, l’étude des propriétés chimiques de certains des membres les plus lourds est difficile en raison de leur radioactivité intense et de leurs demi-vies très courtes.
Les isotopes d’actinides à durée de vie plus longue ont trouvé une variété d’utilisations. Le thorium est utilisé depuis la fin du 19ème siècle dans la production de manteaux de gaz. La capacité de certains isotopes de l’uranium et du plutonium à subir une fission nucléaire a conduit à leur utilisation dans des réacteurs nucléaires et des armes nucléaires, et le plutonium a également été utilisé comme source d’énergie durable pour les sondes spatiales. L’américium est utilisé dans les détecteurs de fumée.