Новая степень окисления плутония

Курамшин А.И.
(«ХиЖ», 2017, №5)

pic_2017_05_07-1.jpg

Популярную в Интернете картинку, демонстрирующую цвета соединений плутония в различных степенях окисления, теперь можно считать неполной

Элемент № 94 получили 75 лет назад. Его назвали плутонием в честь Плутона, поскольку думали, что это последний элемент Периодической системы, а Плутон — последняя планета Солнечной системы. В наши дни Плутон уже не планета, а за плутонием в таблице Менделеева расположились еще две дюжины элементов, но элемент № 94 до сих пор преподносит приятные сюрпризы. Исследователи из Университета Калифорнии в Ирвине получили его соединение со степенью окисления +2 («Journal of the American Chemical Society», 2017, 139, 11, 3970—3973, doi: 10.1021/jacs.7b00706). Руководитель работы Стош Козимор заявляет, что это открытие, пополнившее и без того обширный перечень степеней окисления элемента № 94, делает его чемпионом среди актиноидов по этому показателю.

До недавнего времени для плутония было известно шесть степеней окисления: 0 (простое вещество, металлический плутоний) и вещества со степенями окисления +3, +4, +5, +6 и +7. Теперь мы можем говорить о седьмой степени окисления, +2. Хотя существование такой формы плутония убедительно доказано, некоторые специалисты по химии актиноидов еще сомневаются в ее реальности — настолько неожиданным было ее получение.

Следует отметить, что для Козимора и его коллег открытие не было неожиданным — в качестве отправной точки они выбрали работы профессоров Уильяма Эванса и Филиппа Фэрче, ранее продемонстрировавших возможность получения производных лантаноидов, урана и тория, в которых металлы проявляют степень окисления +2. (Кстати, Эванс и Фэрче были соавторами и той работы, о которой мы рассказываем в этой заметке.) Чтобы получить производные этих металлов с не очень привычными для них степенями окисления, они использовали соли, в которых степень окисления металла равнялась +3. Оказалось, что органические лиганды, окружающие металлы, обеспечивают возможность восстановления еще на один электрон, от (+3) до (+2). При этом электрон, что необычно для урана и тория, заселялся не на f-, а на d-орбиталь. Исследователи из Ирвина решили использовать уже оправдавший себя подход для работы с еще более радиоактивным, чем уран или торий, нуклидом 239Pu.

pic_2017_05_07-2.jpg

Новое соединение плутония со степенью окисления +2

Установив строение соединения, содержащего плутоний в степени окисления +2, ученые провели его квантово-химическое исследование. Результаты расчетов позволяют говорить о том, что, в отличие от аналогичных по строению производных урана и тория, электрон в производном плутония расположен не на d-, а на f-орбитали.

Результат исследования можно считать важным шагом к пониманию тенденций изменения химических свойств актиноидов, а затем и направленному синтезу их производных. Последнее особенно важно для хранения и регенерации отработанного ядерного топлива. Козимор подчеркивает, что, несмотря на все технические сложности, возникающие при работе с радиоактивными трансурановыми элементами (небольшое количество образцов для экспериментов, особые требования охраны труда), они с коллегами надеются открыть новые молекулы, содержащие трансурановые элементы в степени окисления +2.

Разные разности

31.05.2017 14:02:00
...космический аппарат «Кассини» в последний раз прошел мимо Титана, крупнейшего спутника Сатурна, и направляется в область между планетой и ее кольцами, через которую пройдет 22 раза, а затем, в сентябре 2017 года, нырнет в атмосферу Сатурна («Nature», 2017, 544, 7649, 149—150, doi:10.1038/544149a)...
>>
30.04.2017 10:57:00
...международная коллаборация биологов создала дрожжи с искусственными хромосомами — первый эукариотический организм с синтетическим геномом («Science», 2017, 355, 6329, 1040—1044, doi: 10.1126/science.aaf4557, и другие материалы этого номера)...
>>
30.03.2017 14:30:00
...на карликовой планете Церере в астероидном поясе есть органическое вещество, и оно, по-видимому, не занесено извне, а образовалось на месте («Science», 2017, 355, 6326, 719—722, doi: 10.1126/science.aaj2305)...
>>
25.02.2017 11:23:00
...появилось сообщение, что в Гарвардском университете получен металлический водород — материал, способный совершить переворот в энергетике и ракетостроении («Science», 2017, doi: 10.1126/science.aal1579)... >>
30.01.2017 12:15:00
...с 2005 по 2015 год ожидаемая продолжительность жизни людей увеличилась в 188-ми из 195 исследованных стран и территорий, причем в 120 странах — больше, чем прогнозировалось («Lancet», 2016, 388, 10053, 1459—1544, doi: 10.1016/S0140-6736(16)31012-1, www.thelancet.com/gbd)... >>