21:27 2023-03-27
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Explorarea legăturilor și structurii electronice în materiale hibride cu plutoniu
_ Explorarea obligațiunilor și electronice structura în materiale hibride cu plutoniu
Înțelegerea aranjamentului electronilor în compușii care conțin elemente actinide, cum ar fi uraniul și plutoniul, poate ajuta la avansarea proiectării materialelor nucleare de generație următoare. Aceste elemente sunt dificil de studiat din cauza chimiei complexe și a radioactivității. În plus, aceste elemente, care se află într-o secvență de elemente înrudite numită seria actinidelor, au electroni care sunt organizați în moduri care nu se potrivesc cu predicțiile teoretice.
Cercetătorii au sintetizat cinci materiale hibride diferite care conțin o anumită subunitate compusă de plutoniu și clor: anionul [PuCl6]2-. Ei au sondat structura electronică a anionului și au descoperit că, deși electronii din legăturile plutoniu-clor nu erau în mare parte împărțiți (ionici), ei au prezentat și contribuții importante din legăturile covalente în care electronii sunt împărțiți. Aceste legături covalente s-au corelat cu învelișul 5f al modelului cuantic-mecanic al atomului. Acest înveliș este, de asemenea, regiunea de nepotrivire între observațiile oamenilor de știință și teoriile despre modul în care electronii sunt organizați în jurul nucleelor atomice.
Cercetarea este publicată în revista Anorganic Chemistry.
Cercetătorii au sintetizat cinci diferite materiale hibride, (4XPyH)2[PuCl6], unde X= H, CI, Br, I, și (4IPyH)4[PuCl6]·2Cl, dintr-un mediu apos acid, bogat în cloruri. Echipa a inclus cercetători de la Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Universitatea George Washington, Universitatea din São Paulo și Universitatea de Stat din New York din Buffalo. Cercetătorii au testat apoi structura electronică a anionului [PuCl6]2- utilizând teoria cuantică a atomilor din molecule și analiza orbitalului molecular localizat natural. Cercetătorii au delimitat mecanismul de legătură subiacent și contribuțiile orbitale atomice hibride în legăturile plutoniu-ligand. Echipa de cercetare a evaluat, de asemenea, doi compuși înrudiți pe care i-au raportat în lucrările anterioare. Cercetătorii au supus materialelor care conțin unitățile moleculare [PuO2Cl4]2- și [PuCl3(H2O)5] la același nivel de analiză pentru a stabili tendințele în legătură.
Rezultatele au arătat că legăturile Pu-Cl au fost predominant ionic, dar a prezentat contribuții covalente importante care au crescut pe măsură ce polaritatea legăturii a scăzut de la [PuCl3(H2O)5] < [PuO2Cl4]2- < [PuCl6]2-. În mod similar, orbitalii atomici hibridi pe bază de Pu din legăturile Pu-Cl au prezentat un caracter orbital s și d scăzut, în timp ce contribuția orbitalului f a crescut. Cu toate acestea, orbitalii atomici hibridi pe bază de Cl nu au variat semnificativ. Acest lucru indică faptul că învelișul 5f contribuie la caracterul covalent al legăturii Pu-Cl. Acest nivel de analiză a oferit o perspectivă valoroasă asupra rolului stării de oxidare, geometriei de coordonare și încărcăturii cu ioni metalici în analiza legăturii plutoniu-ligand.
Rezultatele acestui studiu îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă și să prezică elementele chimice și fizice comportamentul elementelor transuranice — elemente dincolo de uraniu din tabelul periodic. Acesta este un pas important către avansarea în proiectarea materialelor nucleare de ultimă generație. De asemenea, ar putea ajuta la gestionarea mai eficientă a deșeurilor nucleare. Obținând noi informații despre rolul carcasei 5f în legăturile plutoniu-clor, această cercetare contribuie la obiectivul colectiv de a rezolva provocarea electronului f. Rezolvarea acestui lucru este obiectivul general al programului de chimie a elementelor grele al Departamentului de Energie al Biroului de Știință.
Comentarii:
Adauga Comentariu