|
У плутония нашли седьмую степень окисления
|
|
|
|
Американские ученые обнаружили новую, седьмую степень окисления плутония. Результаты работы опубликованы в The Journal of American Chemical Society. Степень, или состояние, окисления — величина, которая помогает описать число электронов, удаленных из нейтрального (со степенью 0) элемента или добавленных к нему с образованием аниона или катиона — отрицательного или положительного состояния окисления соответственно. Оценка доступных для химического элемента степеней окисления позволяет предсказать его химические и физические свойства. При этом до сих пор предполагалось, что большинство состояний окисления, доступных элементам периодической таблицы, было установлено в последние 100 лет.
|
|
|
|
В 2016 году группа химиков из Калифорнийского университета обнаружила, что степень окисления +2 лантаноидов, а также слаборадиоактивных актиноидов — урана и тория — может быть получена с помощью металлорганических анионов (триметилсилил-замещенных колец), которые облегчают восстановление молекул с катионом металла в степени +3 до молекул с катионом металла в степени +2. Причем в результате такого восстановления лишний электрон заполняет не f-орбиталь, а d-орбиталь, что нехарактерно для актиноидов и лантаноидов.
|
 |
|
В новой работе ученые провели схожий эксперимент с менее стабильным радиоактивным плутонием (нуклидом Pu-239). Свойства этого элемента широкого изучались с 1940-х годов в рамках Манхэттенского проекта, и его химия по-прежнему считается одной из самых сложных. В настоящее время известно шесть степеней окисления плутония: 0 (металл), +3, +4, +5, +6, +7 (молекулы). Формально состояние окисления Pu+2 было показано ранее на примере расплавленных солей и газообразной фазы, однако эти результаты не были подтверждены путем дифракции рентгеновских лучей и изоляции молекул трансурановых соединений.
|
|
|
|
Теперь команда успешно синтезировала и изолировала молекулу, получившую название [K(crypt)][PuIICp''3], в которой плутоний принял состояние окисления +2. Родительский комплекс PuIICp''3 был получен путем окисления плутония в металлической фазе с йодом в диэтиловом эфире. Очистка соединения пентаном привела к выходу одиночных кристаллов в объеме примерно 20 процентов, что подтверждалось дифракцией рентгеновских лучей. Готовый продукт в виде порошка синего цвета (в степени +3 вещество имело фиолетовый цвет) был изолирован с выходом 96 процентов. Таким образом, плутоний стал первым актиноидом с самым большим числом подтвержденных состояний окисления. Кроме того, в ходе экспериментов ученые впервые измерили связь Pu—C методом дифракции рентгеновских лучей.
|
|
|
|
По мнению авторов, открытие имеет важное значение для фундаментальной химии. Помимо прочего, оно указывает на актуальность подобных исследований для науки, несмотря на интерес ученых к более специфическим проблемам. Новые данные помогут лучше понять химические свойства актиноидов, а в долгосрочной перспективе — прояснят возможные способы влияния на процессы окисления и электронную структуру атомов.
|
|
|
|
В последние годы интерес ученых к фундаментальным исследованиям в области химии растет. Так, в 2016 году специалисты Университета штата Индиана поставили под сомнение закон Кулона, экспериментально доказав возможность димеризации супрамолекулы из двух анионов. Позднее четырем новым элементам периодической таблицы были присвоены официальные названия, а международная группа при участии авторов из России подтвердила существование двух стабильных соединений гелия — одного из наиболее инертных элементов.
|
|
|
|
Источник
|
