Ett litet team av forskare från University of California, Lawrence Berkeley National Laboratory och LPCNO, Université de Toulouse, har utvecklat ett sätt att syntetisera ett torium-aluminiumkomplex med ett aktinidelement för att donera elektroner vid bindning med en metall. I deras papper publicerad i tidskriften Kemivetenskap, gruppen förklarar hur de uppnådde den första bedriften i sitt slag.

Torium (Th) är ett silverfärgat radioaktivt metalliskt grundämne. Precis som andra metaller, det är relativt svårt, men böjbar. Den har också en hög smältpunkt och är mycket reaktiv - när den utsätts för luft, den reagerar och blir svart. Den anses också vara instabil. Det används för närvarande i vissa svetsapplikationer och övervägs som ett ersättningsmaterial för uran i vissa kärnreaktorer.

Som forskarna noterar, toriums position i det periodiska systemet är unik på grund av oviljan hos dess 5f-orbitaler att engagera sig i bindning, som sker med andra aktinider. Men det skiljer sig också kemiskt från andra Lewis sura övergångsmetaller. I denna nya ansträngning, teamet satte sig för att bättre förstå den elektroniska strukturen hos torium genom att titta specifikt på bimetallkomplex med metall-till-metall-bindningar. Som en del av den ansträngningen, de utvecklade ett sätt att syntetisera Th–Al-bimetaller med hjälp av reaktioner mellan olika material. De resulterande komplexen är unika eftersom toriumatomerna lindas upp i ett +3 oxidationstillstånd. I synnerhet, bara 10 Th(III)-komplex har någonsin syntetiserats.

För att syntetisera den nya Th(III) inducerade forskarna reaktioner mellan di-tert-butylcyklopentadienyl, stödd av en Th(IV)-dihalogenid, med ett anjoniskt aluminiumhydridsalt. Det resulterande materialet reducerades sedan, producerar den nya Th (III). För att stabilisera det nya materialet, forskarna parade den med en alanatligand.

För att bevisa att det nya materialet faktiskt var en Th(III), forskarna studerade det med EPR-spektroskopi, som avslöjade de delade elektronerna mellan de två atomerna. De genomförde också DFT-beräkningar för att visa att toriumet verkligen hade donerat ett val till aluminiumet. Teamet föreslår att deras arbete kan vara till nytta för andra kemister som vill använda aktinider som donatorer. De noterar också att deras experimentella resultat kan visa sig användbara i framtiden som ett sätt att göra andra aktinider som plutonium, minska behovet av andra stabilisatorer.

© 2018 Phys.org