Científicos de la Universidad de Manchester han logrado hacer que los metales actínidos formen enlaces moleculares actínidos-actínidos por primera vez. abriendo un nuevo campo de estudio científico en la investigación de materiales.

Reportado en la revista Naturaleza , un grupo de científicos de las universidades de Manchester y Stuttgart ha preparado y caracterizado con éxito la unión actínido-actínido tan buscada en un compuesto aislable.

La mayor parte de la tabla periódica son metales, por lo que el campo de la unión metal-metal es una vasta área de investigación después de casi 180 años de investigaciones, con aplicaciones que abarcan la comprensión de la estructura electrónica, catálisis, química en superficies metálicas, magnetismo, y química bioinorgánica. Los materiales a granel pueden ser difíciles de estudiar, por lo que existe un gran interés en estudiar compuestos moleculares que posean enlaces metal-metal, ya que dichas especies pueden estudiarse más directamente en detalle y constituyen modelos que representan fragmentos moleculares de materiales a granel.

Aunque la unión metal-metal está muy bien desarrollada para metales de transición y elementos del grupo principal, que ha servido como base de las aplicaciones anteriores, ha permanecido prácticamente desconocido para los elementos actínidos, con ejemplos restringidos a transitorios observados espectroscópicamente o diatómicas fundamentales en experimentos de captura a escala microscópica. Es más, hacer predicciones sobre elementos del régimen relativista al pie de la tabla periódica es un gran desafío. Por lo tanto, La realización experimental de la unión actínido-actínido en moléculas aislables de forma rutinaria ha sido uno de los principales objetivos de la química de los actínidos sintéticos durante décadas.

Los investigadores lograron preparar un reducido que es rico en electrones, racimo de tritorio. Si se hubieran utilizado reactivos reductores convencionales, el resultado se habría perdido, debido a que esos reactivos heterogéneos producen el grupo de tritorio lentamente, por lo que solo hay trazas presentes en un momento dado debido a la descomposición durante tiempos de reacción prolongados. Sin embargo, la clave del éxito fue el uso de un reactivo reductor homogéneo soluble que produce reacciones casi instantáneas que dan al grupo de tritorio un alto rendimiento aislado antes de que pueda descomponerse.

Profesor Steve Liddle, codirector del Centro de Investigación en Radioquímica (CRR) de la Universidad de Manchester, dirigió la investigación. Dijo:"Al utilizar el agente reductor adecuado combinado con el precursor sintético adecuado, pudimos aislar un complejo que de otro modo ciertamente nos habría eludido, lo que plantea la interesante cuestión de si otros enlaces actínido-actínido han evadido el campo antes, pero ahora podrían ser accesibles ".

Asombrosamente, utilizando una variedad de técnicas de caracterización, Los investigadores encontraron que en el corazón de la molécula residen dos electrones emparejados en una nube de densidad electrónica que se comparte por igual entre los tres átomos de torio. Esta situación muy rara se llama enlace sigma-aromático, y su informe aquí extiende este tipo de enlace a una sexta capa cuántica atómica principal récord ya la séptima fila de la tabla periódica.

El grupo de tritorio es notable en dos aspectos más. Primeramente, contiene enlace actínido-actínido que se puede hacer a escala y aislado, que permitirá un mayor desarrollo y comprensión de él y su química, abriendo este nuevo campo. En segundo lugar, el enlace sigma-aromático va en contra de la gran mayoría de las predicciones teóricas anteriores y del enlace metal-metal realizado experimentalmente, destacando las dificultades de hacer predicciones sobre sistemas relativistas.

El co-director del CRR, el profesor Nikolas Kaltsoyannis, dirigió el análisis computacional. Dijo:"El enlace químico en esta hermosa molécula es exquisitamente inesperado, subrayando cuán impredecibles pueden ser los elementos actínidos ".

La capacidad de ahora fabricar y aislar compuestos enlazados actínido-actínido, cuya reactividad y propiedades ahora se pueden examinar directamente, abre oportunidades para hacer crecer esta nueva área de la química de enlaces metal-metal, por ejemplo, proporcionando modelos para materiales de actínidos a granel y comportamientos cuánticos potencialmente nuevos.