铀与腈基形成异常强的三共价键,使锕系元素周期表中其余元素的键强度的预测变得混乱。
元素的共价键强度通常遵循一个模式,第1和第2组形成更多的离子键,当你在元素周期表上移动时,共价键就会增加。虽然锕系元素的键强度尚未被深入研究,但它们很可能位于离子型镧系元素和共价较高的d-嵌段元素之间。
然而,计算分析表明铀锕系元素比过渡金属形成更强的共价键铬,钼和钨-在第6组。由…领导的小组Stephen Liddle现在,他决定从实验上研究铀键的共价键,看看预测是否成立。
研究小组使用了氮核磁共振(15N核磁共振波谱法探测终端铀(6)氮化物复合物,发现U-N三键中的氮具有非常大的化学换档。该团队随后使用密度函数理论计算,以及一种称为NMR屏蔽张量分析的技术,以确定粘合强度。这些表明它比第4-6组中的元素中的等同键更美。
Liddle将调查结果描述为“书本上的发现”,强调调查“重新定义了参数。15N核磁共振光谱学”。他补充说:“更重要的是,数据显示,U-N三键比d-区类似物更具有共价性,而不是颠覆了(元素周期表中共价的)预期顺序。”
债券实力还通过诺贝尔奖获奖者Fritz Haber确认了100多年前的预测,他观察到铀是氮固定的最佳催化剂 - 虽然从1909年,铁被使用,因为它更具成本效益。今天,曾经通过氮气从空气中使用氮气为包括肥料的产品产生氨的成果过程,被赋予饥荒数十亿生命。
Thomas Albrecht-Schönzart美国佛罗里达州立大学锕系元素科学与技术中心主任,称赞这项工作是“卓越的”,在催化方面具有重要意义。他说,哈伯的历史观察认为,铀是这种反应的最佳催化剂,这一观点在意料之外的领域继续开花结果。
Jochen Autschbach.纽约纽约州立大学教授,我们开发了Liddle的团队使用的相对论屏蔽分析,表示“这种理论和NMR实验的组合是一个非常强大的工具,用于确定共价键合特征。“更一般地说,当有非凡的粘合声称时,凭借尽可能多的理论和实验比较总是好的,”他补充道。“可能,涉及涉及铀的相当强烈的共价键的系统将继续被发现。”
参考
J杜等,Commun Nat。,2021年,12, 5649 (DOI:10.1038 / s41467 - 021 - 25863 - 2)
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