氧化是原子在化学反应中失去电子的过程。在放射性元素中,镎和钚比铀更难氧化。为了研究这些元素,科学家们设计了供体配体——为金属中心提供电子密度的分子。这使得科学家能够在这些金属变得更加贫电子(换句话说,达到更高的氧化态)时稳定它们。
这将它们的氧化电位(可以去除电子的能量)移动到更容易接近的范围。这使得科学家能够研究不寻常的铈、铀和镎复合物。特别是,它可以帮助研究人员检查高氧化态如何影响这些元素的结构和化学行为。
获取和研究铀、镎和钚复合物的高氧化态有助于科学家了解它们的化学反应性——它们形成新化合物的容易程度。它还可以帮助科学家研究它们的氧化还原特性。这些是元素失去或获得电子以及这些反应产生的化学产物的条件。
这些研究可以揭示放射性物质在核废物流和废物储存中的表现。此外,这些元素的磁性可以影响量子信息科学和量子材料的发展。
然而,这些放射性元素很难处理。这使得科学家们很难发展他们的分子化学。这里描述的研究中的配体和电化学研究将有助于解决核废料的挑战。
这项研究开发了一种打破对称性的配体,使科学家能够合成高氧化态的非水铀、镎和钚配合物并进行详细表征。研究结果发表在《无机化学》和《应用化学》国际版杂志上。
在锕系元素系列中,氧化势垒在铀之后显着增加,这通常使这些配合物的表征成为一个挑战。较低的对称性使科学家能够获得更好的晶体学数据,并对这些配合物的结构和电子特性进行更彻底的光谱和理论检查。该配体具有很强的供电子性,可为缺电子、高氧化态配合物提供充足的支持,否则这些配合物将不会持续存在。
它使研究人员能够建立详细的合成策略和非水电化学装置来表征放射性镎和钚复合物。
对铈、铀和镎络合物的电化学研究表明,该配体使这些物质的氧化电位更容易接近。这些氧化电位得到了理论的证实,并揭示了这些系统的化学反应性和物理性质。
这为新型高氧化态镎和钚配合物的分离和研究奠定了基础。