Een klein team van onderzoekers van de Universiteit van Californië, Lawrence Berkeley National Laboratory en LPCNO, Université de Toulouse, heeft een manier ontwikkeld om een ​​thorium-aluminiumcomplex te synthetiseren met een actinide-element om elektronen te doneren bij binding met een metaal. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Chemische Wetenschap, de groep legt uit hoe ze de eerste prestatie in zijn soort hebben bereikt.

Thorium (Th) is een zilverkleurig radioactief metallisch element. Net als andere metalen, het is relatief moeilijk, maar buigzaam. Het heeft ook een hoog smeltpunt en is zeer reactief - wanneer het wordt blootgesteld aan lucht, het reageert en wordt zwart. Het wordt ook als instabiel beschouwd. Het wordt momenteel gebruikt in bepaalde lastoepassingen en wordt in sommige kernreactoren beschouwd als een vervangingsmateriaal voor uranium.

Zoals de onderzoekers opmerken, de positie van thorium op het periodiek systeem is uniek vanwege de onwil van zijn 5f-orbitalen om zich te binden, zoals gebeurt met andere actiniden. Maar het is ook chemisch verschillend van andere Lewis-zure overgangsmetalen. In deze nieuwe poging het team wilde de elektronische structuur van thorium beter begrijpen door specifiek te kijken naar bimetaalcomplexen met metaal-op-metaalbindingen. Als onderdeel van die inspanning, ze ontwikkelden een manier om Th-Al-bimetalen te synthetiseren met behulp van reacties tussen verschillende materialen. De resulterende complexen zijn uniek omdat de thoriumatomen in een oxidatietoestand van +3 terechtkomen. Opmerkelijk, slechts 10 Th(III)-complexen zijn ooit gesynthetiseerd.

Om het nieuwe Th(III) te synthetiseren, induceerden de onderzoekers reacties tussen di-tert-butylcyclopentadienyl, ondersteund door een Th (IV) dihalogenide, met een anionisch aluminiumhydridezout. Het resulterende materiaal werd vervolgens gereduceerd, productie van de nieuwe Th (III). Om het nieuwe materiaal te stabiliseren, de onderzoekers koppelden het met een alanaatligand.

Om te bewijzen dat dat nieuwe materiaal in feite een Th(III) was, de onderzoekers bestudeerden het met behulp van EPR-spectroscopie, die de gedeelde elektronen tussen de twee atomen onthulde. Ze voerden ook DFT-berekeningen uit om aan te tonen dat het thorium echt een verkiezing aan het aluminium had gedoneerd. Het team suggereert dat hun werk nuttig kan zijn voor andere chemici die actiniden als donor willen gebruiken. Ze merken ook op dat hun experimentele resultaten in de toekomst nuttig kunnen zijn als een manier om andere actiniden zoals plutonium, waardoor er minder behoefte is aan andere stabilisatoren.

© 2018 Fys.org