Вчені з Національної лабораторії ім. Лоуренса Берклі Міністерства енергетики США (Лабораторія Берклі) синтезували та охарактеризували «беркелоцен» – першу металоорганічну молекулу, що містить високорадіоактивний елемент берклій.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Це відкриття знаменує собою значний стрибок у розумінні хімічної поведінки важких актинідів і кидає виклик «давнім теоріям про хімію елементів, які слідують за ураном у періодичній таблиці». «Інтерес до зв’язків актинід-вуглець зберігається відтоді, як актинідні металоорганічні сполуки були вперше досліджені для застосування в розділенні ізотопів під час Мангеттенського проєкту», – зазначають вчені в новому дослідженні, опублікованому в журналі Science.
Новостворена молекула отримала назву «беркелоцен» через свою структурну схожість з ураноценом. Вона складається з атома берклію, затиснутого між двома восьмичленними вуглецевими кільцями. Ця симетрична структура була підтверджена за допомогою експериментів з рентгенівської дифракції монокристалів, проведених у Лабораторії досліджень важких елементів Берклі.
«Це перший випадок, коли отримано докази утворення хімічного зв’язку між берклієм і вуглецем», – зазначив Стефан Мінасян, науковець з Відділу хімічних наук Лабораторії Берклі та співавтор дослідження. «Це відкриття дає нове розуміння того, як берклій та інші актиніди поводяться відносно своїх колег у періодичній таблиці».
Досягнення є визначним через надзвичайні виклики, які ставить перед собою берклій. Цей елемент був відкритий в лабораторії Берклі в 1949 році Гленом Сіборгом, він є високорадіоактивним і виробляється в мізерних кількостях у всьому світі. Крім того, металоорганічні молекули чутливі до повітря і потенційно пірофорні, що вимагає спеціального поводження з ними.
«Лише кілька об’єктів у світі можуть захистити як сполуку, так і працівника, одночасно керуючи комбінованими небезпеками високорадіоактивного матеріалу, який активно реагує з киснем і вологою в повітрі», – пояснила Поллі Арнольд, співавтор дослідження і директор Відділу хімічних наук Лабораторії Берклі.
Дослідницька група подолала ці перешкоди, використовуючи спеціально розроблені рукавичні бокси, що дозволило проводити безповітряні синтези з високорадіоактивними ізотопами. «Потім, маючи лише 0,3 міліграма берклія-249, дослідники провели експерименти з рентгенівської дифракції монокристалів», – додали вчені в прес-релізі.
Цікаво, що несподіваний висновок з’явився в результаті розрахунків електронної структури, виконаних Йохеном Аутшбахом з Університету Буффало. Ці розрахунки показали, що атом берклію в беркелоцені має чотиривалентний ступінь окислення (+4), стабілізований зв’язками берклію з вуглецем. Це суперечить традиційним очікуванням періодичної таблиці, яка припускала, що берклій поводитиметься більше як лантаноїд тербію.
«Традиційне розуміння періодичної таблиці припускає, що берклій поводитиметься як лантаноїд тербію», – підкреслив Мінасян. «Але іон берклію набагато щасливіший у стані окислення +4, ніж інші іони f-блоку, на які ми очікували, що він буде схожий», – стверджує Арнольд.
Дослідники підкреслюють, що це відкриття вимагає розробки точніших моделей поведінки актинідів у періодичній системі Менделєєва. Такі моделі мають вирішальне значення для розв’язання важливих питань, пов’язаних з довгостроковим зберіганням та реабілітацією ядерних відходів.
«Коли вчені вивчають структури з вищою симетрією, це допомагає їм зрозуміти основну логіку, яку природа використовує для організації матерії на атомному рівні», – підсумував Мінасян.
Читайте також:
- Телескоп Вебба знайшов рідкісний важкий хімічний елемент з вибуху в космосі
- Астрономи відкрили аномальну зоряну галактику, що порушує закони фізики