Ikatan kovalen uranium yang kuat mematahkan prediksi tabel periodik | Riset

Ikatan kovalen uranium yang kuat mematahkan prediksi tabel periodik |  Riset post thumbnail image

Promo mingguan Result SGP 2020 – 2021.

Gambar tiga struktur tongkat dan, di tengahnya masing-masing, bentuk bulat dan bulat dari representasi orbital dalam warna putih dan biru

Uranium membentuk ikatan kovalen rangkap tiga yang sangat kuat dengan gugus nitril, mengacaukan prediksi tentang kekuatan ikatan aktinida dibandingkan dengan tabel periodik lainnya.

Unsur biasanya mengikuti pola dalam kekuatan ikatan kovalennya, dengan kelompok 1 dan 2 membentuk lebih banyak ikatan ionik dan kovalensi meningkat saat Anda bergerak melintasi tabel periodik. Sementara kekuatan ikatan aktinida belum dipelajari secara mendalam, mereka cenderung berada di antara lantanida ionik dan elemen blok-d yang lebih kovalen.

Namun, analisis komputasi telah menyarankan bahwa uranium, aktinida, membentuk ikatan kovalen yang lebih kuat daripada logam transisi – kromium, molibdenum dan tungsten – dalam kelompok 6. Sebuah kelompok yang dipimpin oleh Stephen Liddle di Universitas Manchester, Inggris, sekarang memutuskan untuk menyelidiki kovalensi ikatan uranium secara eksperimental untuk melihat apakah prediksi tersebut benar.

Tim menggunakan resonansi magnetik nuklir nitrogen (15Spektroskopi N NMR) untuk menyelidiki terminal uranium (vi) kompleks nitrida, dan menemukan nitrogen dalam ikatan rangkap tiga U–N memiliki pergeseran kimia yang sangat besar. Tim kemudian menggunakan perhitungan teori fungsi kepadatan, bersama dengan teknik yang dikenal sebagai analisis tensor pelindung NMR, untuk menentukan kekuatan ikatan. Ini menunjukkan itu lebih kovalen daripada ikatan setara dalam unsur-unsur dalam kelompok 4-6.

Liddle menggambarkan hasil sebagai ‘muncul untuk buku’, menyoroti bahwa penyelidikan ‘mendefinisikan ulang parameter 15Spektroskopi N-NMR’. ‘Yang lebih penting, data yang menunjukkan ikatan rangkap tiga U-N lebih kovalen daripada analog blok-d daripada tip pemesanan yang diantisipasi [of covalency in the periodic table] di kepalanya,’ tambahnya.

Kekuatan ikatan juga menegaskan prediksi yang dibuat lebih dari 100 tahun yang lalu oleh pemenang hadiah Nobel Fritz Haber, yang mengamati bahwa uranium adalah katalis terbaik untuk fiksasi nitrogen – meskipun dari tahun 1909, besi digunakan karena lebih hemat biaya. Saat ini, proses Haber, yang digunakan untuk membuat amonia melalui nitrogen dari udara untuk produk termasuk pupuk, dianggap telah menyelamatkan miliaran nyawa dari kelaparan.

Thomas Albrecht-Schönzart, direktur Center for Actinide Science & Technology di Florida State University, AS, memuji pekerjaan itu sebagai ‘luar biasa’, dengan implikasi penting dalam katalisis. ‘Pengamatan bersejarah Haber bahwa uranium adalah katalis terbaik untuk reaksi ini terus membuahkan hasil di area yang tidak terduga,’ katanya.

Jochen Autschbach, seorang profesor di Universitas Negeri New York di Buffalo, AS, yang mengembangkan analisis perisai relativistik yang digunakan oleh tim Liddle, mengatakan bahwa ‘kombinasi teori dan eksperimen NMR ini adalah alat yang sangat ampuh’ untuk menentukan karakteristik ikatan kovalen. ‘Lebih umum, ketika ada klaim ikatan yang luar biasa, selalu baik untuk mendukung ini dengan sebanyak mungkin perbandingan teori dan eksperimen,’ tambahnya. ‘Kemungkinan, sistem dengan ikatan kovalen yang sebanding kuat yang melibatkan uranium akan terus ditemukan.’

Related Post