El protactinio es un elemento extremadamente raro que puede revelar nuevas tendencias entre los elementos de actínidos cercanos, incluido el uranio, naturalmente, en cantidades traza y seminal para alternar los combustibles de los reactores nucleares. Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y del Laboratorio Nacional Argonne demostraron que una carga positivaEl ion de dióxido de protactinio puede no existir en una solución acuosa como otros actínidos altamente cargados, como el uranio y el plutonio.
¿Por qué? Porque la energía de hidratar, o agregar una molécula de agua, está muy cerca de hidrolizarse o hacer que la molécula de agua se rompa. Esto contrasta con el comportamiento de los actínidos más pesados, como el uranio y el plutonio.
Los resultados a nivel molecular proporcionan información fundamental clave sobre las químicas distintivamente diferentes del protactinio y los otros actínidos en soluciones acuosas. La química del protactinio, que es muy difícil de estudiar debido a su escasez y química compleja, es importante para comprender ycontrolando su comportamiento para la aplicación en reactores nucleares, así como para comprender la química general variable y compleja de la serie de actínidos y los elementos de transición utilizados en las tecnologías cotidianas.
Los científicos descubrieron que el intercambio oxo en fase gaseosa del ion protactinio cargado positivamente, PaO 2 + , con agua fue sustancialmente más rápido que el de su contraparte de uranio, UO 2 + , lo que indica que los enlaces Pa-O son más susceptibles a la activación y formación del intermediario bis-hidróxido, PaO OH 2 + . Para dilucidar la naturaleza del aducto de agua de PaO 2 + , hidratación de PaO 2 + y UO 2 + , así como la disociación inducida por colisión y el intercambio de ligandos de los aductos de agua de PaO 2 + y UO 2 + , se estudiaron en una trampa de iones.
Los resultados indican que, en contraste con UO 2 H 2 O + , el isómero de hidróxido de protactinio, PaO OH 2 + , se produce como una especie de fase gaseosa cercana en energía al isómero de hidrato, PaO 2 H 2 O + . Comportamiento de disociación inducido por colisión similar a Th OH 3 + subporta la asignación como PaO OH 2 + . Los resultados de la fase gaseosa son consistentes con la hidrólisis espontánea de PaO 2 + en solución acuosa, esto en contraste con los dióxidos de actínidos más pesados de uranio, neptunio y plutonio; los dióxidos de actínidos más pesados forman hidratos estables tanto en solución como en fase gaseosa. Los investigadores concluyeron que la estabilidad de los oxohidróxidos en relación con los hidratos de óxido disminuyeen el orden: Th IV> Pa V> U V> Np V> Pu V. Esta tendencia sugiere un aumento de la covalencia y una disminución de la ionicidad de los enlaces de oxígeno actínidos al proceder a través de la serie de actínidos,un atributo químico clave
Este trabajo fue apoyado por el Departamento de Energía de EE. UU. DOE, la Oficina de Ciencia, la Oficina de Ciencias de la Energía Básica, Química de Elementos Pesados, en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley bajo el Contrato No. DE-AC02-05CH11231 PDD y JKG ypor la Oficina de Ciencia del DOE, Oficina de Ciencias Básicas de Energía, Programa de Premio a la Investigación de Carrera Temprana, bajo el Contrato DE-AC02-06CH11357 REW.
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Materiales proporcionado por Departamento de Energía, Oficina de Ciencia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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