В ИФХЭ РАН впервые в мире доказали существование полиоксорената
В лабораториях химии технеция и анализа радиоактивных материалов ИФХЭ РАН впервые в мире получили и описали методами РФА, РСА и спектрофотометрии полиоксометаллат рения (VII).
Заряд полиоксоаниона [Re4O15] — (-2). Рений в нем имеет высшую степень окисления +7. Полиоксоренат содержит четыре атома рения, соединенных через кислородные мостики. Его удалось синтезировать в среде с pН=2,5 в присутствии буферного агента — пиразола. Молекула полиоксоаниона ассиметрична. Три атома рения в ней находятся в тетраэдрическом кислородном окружении, а четвертый — в октаэдрическом. Это интересная особенность, потому что октаэдрическое кислородное окружение нетипично для соединений рения и технеция в высших степенях окисления.
Кислородные тетраэдры расположены по отношению к октаэдру несимметрично, с одной стороны, то есть полиоксоренат образует cis-изомер. Теоретическое моделирование методами теории функционала плотности показало, что существование транс-изомера маловероятно. Возможно, асимметричное расположение тетраэдров связано со стабилизирующими невалентными взаимодействиями Re-O…Re-O.
При таких взаимодействиях атомы одной структурной единицы, не образуя химической связи с атомами другой, «чувствуют» их и соответственно ориентируются в кристаллах и растворах. Межмолекулярные невалентные взаимодействия Re-O…Re-O — между рением, принадлежащим одной молекуле, и кислородом, принадлежащим другой- были описаны сравнительно недавно. В данном исследовании впервые обнаружены внутримолекулярные взаимодействия такого типа.
«Исследования показывают, — рассказывает научный сотрудник лаборатории химии технеция, кандидат химических наук Михаил Волков, — что образование полиоксометаллатов переходных металлов — рН-зависимый процесс, а формирование октаэдрического кислородного окружения происходит преимущественно в кислой среде. Например, первый полиоксометаллат с технецием, имеющий схожее строение и открытый в нашей лаборатории, был получен из концентрированного раствора сильной кислоты.
В 2021 году мы дали ответ на загадку, которую ученые всего мира не могли разгадать в течение 70 лет, расшифровав тот очень интересный полианион с зарядом (-4), состоящий из 20 атомов технеция и 68 атомов кислорода. Но, в отличие от полученного нами полиоксорената, технеций в полианионе имеет переменную валентность».
По аналогии с выделением полиоксотехнетата, была произведена попытка выделить полиоксометаллат рения из кислой среды. Были испробованы более 30 различных буферных сред. Успеха удалось добиться в присутствии пиразола как буфера (pH=2.5). Поскольку семивалентный рений устойчивее, чем семивалентный технеций, восстановления рения при таких условиях не произошло, и он остался в степени окисления +7. Был синтезирован новый тип легчайшего полиоксометаллата — сильно асимметричный полианион [Re4O15] (-2) с рением в степени окисления +7.
Это первый зарегистрированный полиоксаметаллический кластер химического элемента из подгруппы марганца, в котором металл находится только в высшей степени окисления +7. Ранее рений удавалось внедрить в состав полиоксометаллатов, но в восстановленных степенях окисления или в качестве гетероатома (атома-примеси).
«Структура полиоксотехнетата [Tc20O68] (-4) — «квадратное кольцо» из четырех атомов технеция в степени окисления +5 в октаэдрическом кислородном окружении, к которым через кислородные мостики присоединены 16 атомов технеция в степени окисления +7 в тетраэдрическом кислородном окружении, — продолжает Михаил Волков. — По структуре полученный новый полиоксоренат — это четвертая часть такого полианиона».
По результатам масс-спектроскопии можно предположить, что рений будет образовывать и более сложные полианионы с массой до 2500 a.m.u. «Структура полиоксорената была доказана кристаллографическими и спектрофотометрическими методами. Однако вырастить кристалл, пригодный для такого исследования, оказывается непросто. Кристаллы полученного соединения часто образуют двойники; тогда по данным дифрактометрии очень сложно расшифровать структуру.
При гидротермальном синтезе в процессе роста кристалл может захватить молекулу растворителя, которая потом на воздухе покинет кристалл, и он разрушится, — раскрывает технологию Михаил Волков — Чтобы этого не происходило, приходится подбирать условия синтеза, например, менять pH среды, выбирать регуляторы кислотности или растворители, работать с сухими аргоновыми боксами».
Рений — 75-й элемент, находящийся в VII группе (ниже марганца и технеция) периодической таблицы Менделеева. Судя по его положению в таблице, свойства рения должны быть похожи на свойства технеция, элемента, который образуется в котлах атомных станций и очень сильно влияет на процесс выделения плутония из продуктов распада урана.
«Получение полиоксорената дает ключи к пониманию механизмов образования полиметаллических комплексов не только для рения, но и для технеция. Мы обнаружили, что результаты масс-спектрометрического исследования технециевого оксометаллата очень похожи на результаты масс-спектрометрии нового рениевого соединения. Например, у них обоих при лазерной ионизации наблюдаются сходные процессы олигомеризации, — подводит итог Михаил Волков. — Возможно, в будущем в промышленности появятся методы выделения технеция из растворов переработанного ядерного топлива, основанные на наших знаниях о полиоксометаллатах».
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно