Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Overgangsmetaller og kompleks kjemi av tidlige aktinidelementer

Anonim

Mange av oss blir ofte fortalt at vi har likhet med et annet medlem av familien vår, for eksempel at vi har vår mors nese eller farens øyne.

annonse


Kjemiske elementer på det periodiske bordet har også familie likheter som kan gi forutsigbar innsikt i hvordan elementene samhandler, som fører forskere til ikke-forestillede applikasjoner.

I tilfelle av ett element, protaktinium, knytter kjemiske likheter produsert av konfigurasjonen av dets ytre elektroner to elementer av elementer: de stabile og kjente overgangsmetaller og de mer eksotiske aktinidene.

I en ny studie fra US Department of Energy (DOE) Argonne National Laboratory og University of Lille i Frankrike har kjemikere utforsket protactiniums flere likheter for å forstå fullstendig forholdet mellom overgangsmetallene og den komplekse kjemi av de tidlige aktinidelementene.

Protactiniums hovedverdi er ikke i sin kommersielle bruk, men i å gi ny grunnleggende innsikt i elementets kjemi. Protactinium er et aktinidelement og sitter mellom thorium og uran på det periodiske bordet. Protactinium ligner imidlertid også lik niob og tantal, som begge er overgangsmetaller som brukes i en rekke kjemiske og metallurgiske applikasjoner. Når kjemikere forstår deres likheter mer detaljert, kan de oppdage nye og uoppdagede applikasjoner for disse og andre relaterte elementer.

"Protactinium er på en vinkel på det periodiske bordet, " sa forskerforfatter og Argonne-kjemiker Richard Wilson. "Spørsmålet om hvordan vi sammenstiller det periodiske bordet sitter egentlig i kjernen i vår tenkning om protactinium."

Svaret på om protactinium virker mer som et aktinid eller som et overgangsmetall ligger i et protaktiniumatoms ytre elektronskjell. Forskere utpeker hvert skall med både et tall (1 til 7) og et brev (s, p, d eller f). Hvilket skall et elements ytre elektroner bevarer, i form av tall og brev, definerer sin familie og bidrar til å avgjøre et bredt spekter av sin kjemiske og fysiske oppførsel.

Forskjellen mellom overgangsmetallene og aktinidene ligger i hvilket ytre skall først fylles av tilgjengelige elektroner. Protactinium, Wilson bemerket, er spesielt viktig fordi den representerer grensen der en 'd' orbital og en 'f' omkretsendring plasserer energisk. Dette bestemmer hvordan orbitaler blir fylt og hvordan de samhandler eller binder seg med sine naboer.

"D-orbitaler i overgangsmetaller deltar i kjemisk binding på en svært direkte måte, og de kan organisere seg til ganske forutsigbare strukturer, " sa Wilson. "Aktinidene danner ikke like typer obligasjoner som lett."

Ifølge Wilson har kjemikere som studerer aktinider som har forsøkt å coax protactinium til å fungere som overgangsmetallsfusienter, opplevd begrenset suksess. "Kan vi gjøre protactinium oppfører seg som niob og tantal? Svaret eksperimentelt er" ennå ikke ", " sa Wilson. "Men å jobbe med teorien om dette unike elementet kan gi oss en ny oppfatning av hvordan det er mulig å sitte rett ved dette viktige kjemiske og energiske skjæringspunktet."

Endringene i elektronorbitaler og bindingsadferd som forekommer i de tunge elementene øker bare ettersom periodisk tabell fortsetter. I de tyngste elementene, sa Wilson, at relativistiske effekter begynner å erstatte vår klassiske forståelse av hvordan visse elementer "burde" oppføre seg, til og med at et hypotetisk element kunne ligne både en inert edelgass og et svært aktivt metall samtidig .

"Vi begynner å forstå at protactinium er dørstokken som bindingen i det periodiske systemet begynner å forandre seg, " sa Wilson. "Vi driller ned til det som virkelig gjør det periodiske bordet kryss."

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av DOE / Argonne National Laboratory . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Richard E. Wilson, Stephanie De Sio, Valérie Vallet. Protactinium og skjæringspunktet mellom aktinid og overgangsmetallkjemi . Naturkommunikasjon, 2018; 9 (1) DOI: 10, 1038 / s41467-018-02972-z