这些经常被忽视的元素再次引起了化学家的注意

在20世纪末,锕系元素的研究日渐式微。这个领域正失去有经验的化学家退休而且,考虑到研究这些元素的实际挑战,年轻的化学家们失去了兴趣。此外,切尔诺贝利灾难的阴影笼罩着核能的未来。然而,国际合作以及实验和计算技术的进步重新点燃了化学家对元素周期表底部的兴趣。

今年早些时候,英国的研究人员宣布,他们已经用合成元素镅发电。这一成就的一个重要部分是从英国的钚库存中分离出镅。他们希望有一天,镅颗粒能一次为深空探测器和行星探测车提供数百年的动力。太空核电池并不是一个新概念;钚-238目前为“旅行者”号、“好奇号”和“新视野号”深空任务提供动力,但只有俄罗斯和美国才能获得。使用镅可以避免进口钚,通过去除镅来“清理”英国的库存是将其重新用作核燃料的一步。锕系元素的研究具有重要的实际应用。

锕系元素远非枯燥乏味,而是为基础化学研究提出了一些重要问题。我们在五月底这是丹麦和美国各地的研究人员合作进行的一项复杂的研究,研究了钚和钨酸镅晶体,揭示了这些化合物成键的新见解。这是越来越多的锕系键共价度研究的一部分。

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研究人员热衷于了解5f价轨道在锕系共价键中的定位和参与水平

锕系元素成键的复杂从来都不是秘密。它们的化合物通常表现出较强的相对论效应、显著的电子相关效应和较弱的晶体场。此外,5f、6d、7p和7s壳层都可能在粘合中发挥作用,显然还有很多东西需要学习。多年来,许多化学家坚持认为f轨道埋藏得太深,无法与配体轨道相互作用。这一概念后来被推翻了,这项新的锕系钨酸盐研究强调了一个事实,即关于5f轨道还有很多需要了解的地方。我相信这不会是关于锕系元素成键的最后一个错误假设。这项工作也有其实用的一面:许多核废料处理策略依赖于使锕系元素的价轨道成键。

我很高兴看到新的计算和实验技术将如何激励科学家提出关于锕系元素的新问题。接下来,我等待着对锕系元素的更多要求的研究,例如锕系元素催化合成,以使它们超越核燃料循环。