17 октября 2019, четверг, 03:26
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

18 апреля 2018, 09:30

Комплексные соединения урана

Фрагменты структур кристаллов двух изокарбоксилатных комплексов уранила
Фрагменты структур кристаллов двух изокарбоксилатных комплексов уранила
Антон Савченков

Химики из Москвы и Самары описали три новых комплексных соединения, полученных в виде одиночных кристаллов. Новые соединения – «родственники» аналогичных с анионами муравьиной и уксусной кислот, которые сегодня применяются в технологиях ядерного топливного цикла. Исследование поддержано грантом Президентской программы исследовательских проектов, реализуемой Российским научным фондом (РНФ). Статья опубликована в журнале Dalton Transactions, кратко о ней рассказывается в пресс-релизе РНФ.

«Тяжелые металлы могут образовывать комплексные соединения. Это значит, что они становятся центральными, а к себе притягивают все остальные частицы, – поясняет Антон Савченков, кандидат химических наук, доцент и старший научный сотрудник кафедры неорганической химии Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева. – В этой статье мы описали три комплексных соединения, в которых уран – основной стратегический элемент, а остальные ионы меняются. В почве их место могут занять ионы гуминовых кислот, органические кислоты, входящие в состав гумуса. В рудах это могут быть ионы неорганических кислот, которые в них содержатся. Суть в том, чтобы из такого конструктора собирать разные комплексные частицы. Чем больше комплексов удается собрать, тем лучше мы изучим химию урана». 

Однако в этих соединениях уран стоит «в центре» не один: рядом с ним находятся два атома кислорода. Втроем они формируют «альянс» под названием уранил-ион, который может занимать место металлов в солях. Уранил-ион приобретает положительный заряд, так как до нейтральности ему не хватает двух отрицательно заряженных электронов. Получается, что заряд урана здесь будет равен +6. К нему присоединяются два иона кислорода (каждый по -2). В сумме это дает положительный заряд, который и позволяет уранил-иону играть роль металла в солях. 

В качестве второго компонента для новых солей ученые решили взять ионы карбоновых кислот. Особенность этих кислот – раздвоенный «хвост» из кислорода, к которому тянется двойная связь с одной стороны и водорода с кислородом с другой. Эти два конца одинаковы для всех карбоновых кислот. Третий конец, или радикал, намного интереснее: он представляет собой цепь из атомов углерода. От длины этой цепи и зависит, с каким конкретным соединением мы имеем дело. На этот раз химики работали с масляной (ее соли называются бутиратами) и валериановой (валераты) кислотами.

Многие уже существующие сочетания уранил-ионов и бутиратов или валератов имеют общее свойство. Их углеводородные цепи очень гибкие, что делает кристаллическую решетку соединения неустойчивой и позволяет ей легко деформироваться. Поэтому ученые хотели синтезировать соединения с цепями той же длины (разновидности бутиратов и валератов), но разветвленными, чтобы проверить, помогут ли эти разветвления поддерживать более стабильную структуру в кристалле. 

Кристаллы трех сложных комплексных соединений – гидрат изобутиратоуранилата («изо» в данном случае как раз и означает разветвления) натрия, изобутиратоуранилат цезия и изовалератоуранилат аммония – ученые получили с помощью проходящего при постоянной температуре испарения. Строение молекул удалось узнать с помощью рентгеноструктурного анализа. Этот метод основан на поведении рентгеновских лучей, отражающихся и рассеивающихся при прохождении через кристалл. При этом можно получить «рисунок» дифракции, по которому можно определить расстояние между атомами и понять, из чего и как устроено вещество. Тот же метод помог Джеймсу Уотсону и Фрэнсису Крику расшифровать структуру ДНК в 1953 году. 

Но здесь ученых ждало разочарование: хотя у новых веществ разветвленная структура, которая занимает много места в пространстве, при низкой температуре многие атомы углерода и водорода (на основе цепей из которых строятся все органические вещества) в этих кристаллах так и остаются в беспорядочном состоянии. Однако этот результат не менее важен. Авторы исследования считают, что новые знания о химии урана, которые оно принесло, не только продвинут фундаментальную науку, но и могут иметь прикладное значение. 

«Уран – элемент стратегически важный, поэтому соединения, которые мы получаем, могут использоваться в атомной промышленности, в переработке урановых руд. Сначала требуется извлечь уран из руды и поместить его в реактор. Когда урановое топливо на реакторе уже отработало, нужно его утилизировать. Когда уран попадает в окружающую среду, нужно уметь его локализовать, фиксировать, очищая водоемы. Чтобы знать, как лучше всего решить все эти задачи, надо изучать химию урана», – рассказал Антон Савченков о возможном применении результатов. 

Обсудите в соцсетях

Система Orphus
«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комета кометы компаративистика космос культура лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса глобальное потепление грипп информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: [email protected]
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2019.