Desde que se sintetizó por primera vez en un laboratorio estadounidense posterior a WW2 en 1949, Berkelium ha sido un rebelde de la tabla periódica, Desafiando la mecánica cuántica Y asumiendo un carga más positiva que sus parientes nunca lo harían.
Ahora, un equipo de científicos del alma mater de Berkelium, Laboratorio Nacional de Lawrence Berkeley, ha llevado el elemento esquivo en una asociación rara con Carbon que les permitirá estudiar con más detalle.
Gracias a los desafíos involucrados en la producción y conteniendo de manera segura el elemento pesado, pocos químicos han tenido el privilegio de tratar con Berkelium. Solo un gramo de las cosas puede costar un boggling US $ 27 millones. Para este experimento, solo Se requirieron 0.3 miligramos de Berkelium-249.
Tales productos químicos radiactivos pesados son difíciles de estudiar por su cuenta. En la forma de un complejo organometálico, con sus altas simetrías y múltiples enlaces covalentes con carbono, también es mucho más fácil sondear la estructura electrónica del átomo.
Sin embargo, la estructura molecular resultante es tan reactiva con el aire que solo unos pocos laboratorios en el mundo pueden protegerlo tanto y la persona que trabaja en él.
La configuración de esta molécula, ‘Berkelocene’, se modela en una estructura similar llamada Ferroceno, pero en lugar de un relleno de hierro cargado, un ion del elemento radiactivo Berkelium se intercala entre dos anillos de carbono para formar un complejo organometálico. Al hacerlo, esperan comprender mejor este elemento altamente radiactivo, y tal vez su comportamiento En materiales como desechos nucleares.
Los investigadores de elementos pesados han estado ansiosos por bloquear los 15 elementos radiactivos en la mesa periódica actínide Series que usan puños a base de carbono desde que atraparon uranio en la forma mucho más termodinámicamente estable del uranoceno.
A través de los años 60 y 70, los químicos procedieron a abrirse camino a través de la lista de potencial actinocenos: En 1970, habían creado el toroceno a partir del torio, el protactinoceno del protactinio, el neptunoceno del neptunio y el plutonoceno a partir del plutonio.
Y en los últimos años, los químicos incluso han logrado complejos organometálicos que contienen los actínidos más pesados americio y californio.
Pero Berkelium, en un mareado número 97 en la tabla periódica, ha evadido su destino del actinoceno hasta ahora.
“Esta es la primera vez que se obtiene evidencia de la formación de un enlace químico entre el berkelio y el carbono”, dice El químico de Berkley Lab Stefan Minasian. “El descubrimiento proporciona una nueva comprensión de cómo Berkelium y otros actínidos se comportan en relación con sus compañeros en la tabla periódica”.
Al fijar el átomo de Berkelium, el equipo podría probar su modelo de estructura electrónica utilizando uEspectroscopía LtraViolet-visible-infrarrojo.
“La comprensión tradicional de la tabla periódica sugiere que Berkelium se comportaría como el Terbium de Lanthanide”, Minasian dice. Sin embargo, a diferencia de los análogos de lantánidos, el ion Berkelium es más feliz en un estado cargado ‘+4’, lo que sugiere que son los enlaces iónicos que unen la molécula organometálica como dos imanes, en lugar del pegamento más fuerte de los enlaces covalentes.
La difracción de rayos X de un solo cristal de la molécula organometálica resultante revela que el átomo de Berkelium se mantiene en su lugar por dos anillos compuestos de átomos de carbono e hidrógeno, unidos con los átomos de carbono.
Los investigadores esperan que al comprender más sobre los comportamientos de los actínidos más pesados, podamos estar preparados para problemas derivados del almacenamiento y limpieza de desechos nucleares a largo plazo, ya que estos elementos sintéticos inestables se abren paso por la mesa periódica.
Esta investigación fue publicada en Ciencia.