Химики обнаружили у урана свойства катализатора

Британские химики обнаружили, что уран может вступать в окислительно-восстановительные реакции с переносом отдельному атому двух электронов, что раньше для него считалось невозможным. Такие реакции делают уран потенциально очень эффективным катализатором, пишут исследователи в своей работе, опубликованной в Nature Communication.

Окислительно-восстановительные реакции с переносом двух электронов наиболее характерны для элементов второй группы таблицы Менделеева (например, магния, бария, бериллия, стронция) и переходных металлов (таких как родий, палладий), которые благодаря этому могут использоваться в качестве эффективных катализаторов. Однако такие реакции совершенно не типичны для актиноидов (к которым относится уран) и лантаноидов — металлов с валентными электронами на f-орбиталях.

Группа под руководством Стивена Лиддла (Stephen Liddle) из Университета Манчестера впервые обнаружила реакцию, в которой при окислении отдельного атома урана происходит перенос именно двух электронов. Такая реакция оказалась возможна в сложных металлоорганических комплексах, где атом урана окружают три или пять атомов азота. При такой реакции степень окисления атома урана меняется с 3 до 5, и уран при окислении теряет два электрона.

Соединения, которые образовались в ходе таких реакций, химики исследовали с помощью рентгеноструктурного, спектрографического, магнитометрического анализа и ряда других методик. Полученные результаты показали, что в окислительно-восстановительной реакции с азобензолом и азотно-урановым комплексом уран продемонстрировал способность отдавать два электрона, как это свойственно переходным d-металлам, и никогда ранее не наблюдалось для f-элементов.

Это означает, что соединения на основе урана могут в будущем быть использованы как эффективные катализаторы. По утверждению ученых, сделанное ими открытие может привести к значительным изменениям в технологиях производства биоразлагаемых пластмасс и фармацевтической промышленности. Стивен Лиддл даже сравнивает это открытие с обнаружением жидких кристаллов, которые спустя всего 20 лет стали повседневностью при производстве дисплеев.

Исследование редких химических связей, которые образует уран и другие f-элементы с переходными металлами, дает немало важной информации о природе химических связей в целом. Например, недавно химики впервые смогли синтезировать необычные металлорганические комплексы, в которых атом урана связан очень короткими связями с атомом родия.

Александр Дубов