У плутония нашли седьмую степень окисления — Naked Science
10.03.2017
Редакция

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
©Wikipedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Сегодня, 09:16
Александр Березин

СМИ всего мира принялись рассказывать, что новые штаммы возникли из-за ослабления ограничений, снятия масок, а то и под воздействием вакцин. Якобы те оказали эволюционное давление, заставляющее вирус обходить вакцинную защиту. Увы, реальная биология указывает на совсем иную — и более устрашающую — картину. Разбираемся в деталях.

Сегодня, 13:03
Мария Азарова

Исследование микробиома кишечника, проведенное японскими и американскими учеными, предоставляет один из потенциальных ключей к долголетию и лечению бактериальных инфекций.

31 июля
Василий Парфенов

Изучение загадочной короны черной дыры, образованной рентгеновским излучением, преподнесло интересное открытие. Космические телескопы XMM-Newton и NuSTAR смогли «увидеть» свет, отраженный веществом сразу позади невероятно массивного объекта. И хотя это очередной раз подтверждает общую теорию относительности, про основной объект исследований ученые почти не получили новых данных.

27 июля
Сергей Васильев

Окаменелости возрастом более 3,4 миллиарда лет могут быть остатками микробов-архей, живших и выделявших метан у гидротермальных источников на дне ископаемого моря.

28 июля
Мария Азарова

Член Северо-Западной организации Федерации космонавтики России Александр Хохлов рассказал о проблемах, сопровождающих модуль «Наука» на пути к МКС, и объяснил, почему на долгожданную стыковку будет всего одна попытка.

26 июля
Илья Ведмеденко

Египтяне провели учения, на которых французский истребитель Rafale одолел российский Су-35. Оба самолета принадлежат к четвертому поколению.

25 июля
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

13 июля
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: