Новости химической науки > Получен стабильный кристаллический терминальный нитрид урана(VI)

Химики из Великобритании впервые сумели выделить устойчивые кристаллы нитрида урана (соединения, в котором атом урана связан тройной связью с атомом азота), в котором этот элемент-актиноид находится в степени окисления +6. Устойчивость соединения такого типа ранее казалась невероятной, если не невозможной.

Результаты работы, приводящие нас к более глубокому пониманию химических свойств урана, могут оказать помощь исследователям в поиске новых и более эффективных путей работы с отходами ядерной энергетики.

Основой для исследования, проведенного в группе Слефана Лиддла (Stephen Liddle) из Университета Ноттингема, было выделение другого необычного соединения – терминального нитрида урана(V). При получении производного пятивалентного урана атом урана был инкапсулирован в объемный лиганд, и такая стабилизация полидентатным лигандом позволила исследователям связать атом урана с атомом азота, причем в качестве источника азота выступал азид натрия. Полученное реакционноспособное анионное производное урана(V) было стабилизировано катионом натрия, в свою очередь координированным с краун-эфиром; при этом ионная пара с анионом – нитридом урана проявляла значительную химическую устойчивость.

Уран(V) без проблем может быть окислен до урана(VI) действием молекулярного йода. (Рисунок из Nat. Chem., 2013, DOI: 10.1038/nchem.1642)

С помощью новой удивительно бесхитростной реакции Лиддл с соавторами показали, что окисление ранее полученной ионной пары йодом может привести к получению комплексного соединения, содержащего уран(VI). Йод забирает отрицательный заряд с анионной части урансодержащей ионной пары, превращается в йодид-анион и уходит вместе с катионом натрия – таким образом, в результате единственного этапа синтеза происходит как окисление урана, так и удаление натрийсодержащего фрагмента ионной пары. Ранее нитриды урана(VI) удавалось наблюдать только в реакционной смеси и при исключительно низких температурах.

Лиддл отмечает, что у эксперимента с окислением ионной пары, содержащей уран(V) йодом было только два потенциальных результата – неудача или триумф – никаких промежуточных состояний тут просто не могло быть, и оказалось, что такой простой подход все же сработал.

Другие эксперты по химии элементов-актиноидов приятно поражены результатами новой работы. Как отмечает Альфред Саттлбергер (Alfred Sattelberger), тридцатилетняя охота за терминальным нитридом урана(VI)блистательно завершилась.

Жаклин Киплингер (Jacqueline Kiplinger) из Национальной Лаборатории Лос Аламос (США) тоже говорит о работе Лиддла, как о восхитительном достижении в области химии f-элементов и надеется на продолжение работы – сравнении химических свойств группы U^VI≡N со свойствами терминальных нитридов переходных металлов.

В перспективе Лиддл со своими сотрудниками планирует исследовать химические свойства нового соединения, в частности определить, в чем заключается различие в реакционной способности терминальных нитридов урана(V) и урана(VI).

Источник: Nat. Chem., 2013, DOI: 10.1038/nchem.1642

метки статьи: #неорганическая химия, #элементоорганическая химия