У плутония нашли седьмую степень окисления — Naked Science
10.03.2017
7 минут
Редакция
238

У плутония нашли седьмую степень окисления

Американские ученые обнаружили новую, седьмую степень окисления плутония. Результаты работы опубликованы в The Journal of American Chemical Society.

pudioxide

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.

 

Синтез комплекса [K(crypt)][PuIICp′′3] / ©Cory J. Windorff, The Journal of American Chemical Society, 2017

 

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.

 

Молекулярная структура [K(crypt)][PuIICp′′3] / ©Cory J. Windorff, The Journal of American Chemical Society, 2017

 

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.

Вчера, 14:48
8 минут
Мария Азарова

Специалисты подтвердили, что очагом возникновения инфекции стал оптовый рынок в городе Ухань, где продавали не только морепродукты, но и животных, в том числе змей и летучих мышей. Именно они могли быть источниками опасного коронавируса.

Позавчера, 11:41
7 минут
Мария Азарова

Ученые проследили эволюцию небольших придонных Hemiscyllium, которые любят прогуливаться по рифам и пескам и стали отдельным видом девять миллионов лет назад.

9 часов назад
35 минут
Александр Березин

Новый коронавирус — «родственник» старой атипичной пневмонии — уже привел к смерти 26 человек. Считается, что им может быть заражено несколько тысяч. И точно известно, что эпидемия вышла за пределы Китая. Но это не повод впадать в панику. Мы собрали всю известную информацию и попробовали ответить на главные вопросы о новой болезни.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

19 января
23 минуты
Редакция

Возраст планеты, на которой мы живем, – примерно 4,54 миллиарда лет. И большую часть этого времени она была совершенно не похожа на ту Землю, которую мы знаем. Даже самые экзотические планеты за пределами Солнечной системы, возможно, не столь интересны, как наша родная в некоторые моменты ее истории. Наденем скафандр, сядем в машину времени – и представим себя инопланетными путешественниками, посетившими нашу систему в ее ранние времена.

21 января
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: