Новости химической науки > Свойства актиноидов предсказуемы, несмотря ни на что

Элементы, располагающиеся в середине ряда актиноидов, в особенности плутоний, америций и кюрий, известны своими необычными физическими и химическими свойствами. Предсказать поведение этих элементов практически невозможно, используя классические подходы, связанные с распределением электронной и орбитальной плотности.

Для предсказания свойств актиноидов исследователи из Университета Рутгерса (Нью Джерси) разработали новую теорию, суть которой заключается в квантовомеханическом учете суперпозиции различных электронных состояний атомов. Новая модель весьма корректно предсказывает свойства стабильных актиноидов и может быть применена к предсказанию химии сверхтяжелых искусственно синтезируемых элементов.

Наиболее тяжелым для предсказаний свойств является плутоний, который разделяет группу ранних актиноидов, свойства которых в какой-то степени близки переходным металлам и поздних, напоминающих по свойствам щелочноземельные металлы. Более того, твердый плутоний может существовать в шести аллотропных модификациях – рекорд, пока еще не превзойденный ни одним из металлов. До настоящего время все попытки объяснить этот феномен, а также предсказать свойства плутония, используя фундаментальные принципы атомной физики, проваливались.

Группа Кристиана Хауле (Kristjan Haule) скомбинировала хорошо известный метод динамической теории усредненного поля [dynamic mean field theory (DMFT)] с набором компьютерных моделей и приближений. Их исследования позволяют предположить, что волновые функции электронов внешнего 5f подуровня некоторых фаз плутония могут быть описаны в виде суперпозиции двух состояний – локализованного на атоме-хозяине и полностью делоказизованного в виде электронного газа.

В отличие от прежних теорий новый подход предсказывает парамагнитность кюрия и ее отсутствие для америция и плутония.

Источник: Nature, 2007, 446, 513

метки статьи: #квантовая химия, #неорганическая химия