新的重金屬分子可以揭示核廢料內(nèi)部的情況

自 1949 年在二戰(zhàn)后的美國實驗室首次合成以來，锫一直是元素周期表的反叛者，挑戰(zhàn)量子力學(xué)并挑戰(zhàn)額外正電荷它的親戚永遠(yuǎn)不會。

現(xiàn)在，來自 berkelium 母校勞倫斯伯克利國家實驗室的一組科學(xué)家已經(jīng)將這種難以捉摸的元素與碳建立了罕見的合作伙伴關(guān)系，這將使他們能夠更詳細(xì)地研究它。

由于生產(chǎn)和安全包含锫的挑戰(zhàn)，很少有化學(xué)家有幸處理锫。僅一克這些東西的價格就可能令人難以置信2700 萬美元.對于此實驗，只需需要 0.3 毫克的锫 249。

這種重的放射性化學(xué)物質(zhì)很難單獨研究。以有機(jī)金屬配合物的形式——具有高對稱性和與碳的多個共價鍵——也更容易探測原子的電子結(jié)構(gòu)。

然而，由此產(chǎn)生的分子結(jié)構(gòu)與空氣反應(yīng)如此之大，以至于世界上只有少數(shù)實驗室可以同時保護(hù)它和研究人員。

這種分子“berkelocene”的構(gòu)型以一種稱為二茂鐵的類似結(jié)構(gòu)為藍(lán)本，但放射性元素锫的離子被夾在兩個碳環(huán)之間，形成有機(jī)金屬絡(luò)合物，而不是帶電的鐵填充物。通過這樣做，他們希望更好地了解這種高放射性元素，也許還有它的行為在核廢料等材料中.

重元素研究人員一直熱衷于鎖定元素周期表中的 15 種放射性元素錒系元素系列使用碳基袖口，因為他們將鈾捕獲在熱力學(xué)穩(wěn)定性更高的鈾星世形式中。

在 60 年代和 70 年代，化學(xué)家們開始研究潛力清單放線菌烯： 到 1970 年，他們已經(jīng)用釷創(chuàng)造了锍石，用鎳創(chuàng)造了鐮石，用镎創(chuàng)造了镎烯，用钚創(chuàng)造了镚。

近年來，化學(xué)家們甚至實現(xiàn)了含有較重錒系元素的有機(jī)金屬絡(luò)合物镅和鐦.

但是，锫在元素周期表上排名第 97 位，直到現(xiàn)在才逃脫了光化世的命運。

“這是第一次獲得锫和碳之間形成化學(xué)鍵的證據(jù)，”說伯克利實驗室化學(xué)家 Stefan Minasian。“這一發(fā)現(xiàn)為锫和其他錒系元素相對于元素周期表中的同類元素的行為提供了新的理解?！?/span>

通過固定锫原子，該團(tuán)隊可以使用 u 測試其電子結(jié)構(gòu)模型紫羅蘭-可見光-近紅外光譜。

“對元素周期表的傳統(tǒng)理解表明，锫的行為類似于鑭系元素鋱，”Minasian說.然而，與鑭系元素類似物不同的是，锫離子在“+4”帶電狀態(tài)下更快樂，這表明它是離子鍵像兩個磁鐵一樣將有機(jī)金屬分子粘在一起，而不是更強(qiáng)的共價鍵膠水。

所得有機(jī)金屬分子的單晶 X 射線衍射顯示，锫原子由碳原子和氫原子組成的兩個環(huán)固定到位，與碳原子鍵合。

研究人員希望，通過更多地了解較重的錒系元素的行為，我們可以為長期核廢料儲存和清理所帶來的問題做好準(zhǔn)備，因為這些不穩(wěn)定的合成元素在元素周期表中一路向下。

這項研究發(fā)表在科學(xué).

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