La longitud del enlace de prometio completa el cuadro del tamaño de los átomos de lantánido. investigación

Se determinó por primera vez la estructura de coordinación del prometio y la longitud de su enlace con el oxígeno, llenando uno de los últimos vacíos en nuestro conocimiento de la tabla periódica.

El prometio, elemento 61, forma parte de los lantánidos, que se utilizan ampliamente en la tecnología moderna. Sin embargo, a diferencia de sus elementos vecinos, el prometio es radiactivo y muy inestable y no se encuentra naturalmente en la Tierra. No fue descubierto hasta 1945, cuando fue creado en el Laboratorio Nacional Oak Ridge, en Estados Unidos, por investigadores que trabajaban en el Proyecto Manhattan, que desarrolló las armas nucleares que pusieron fin a la Segunda Guerra Mundial. Posteriormente, Oak Ridge desempeñó un papel clave en el establecimiento de objetivos para producir elementos superpesados ​​mediante fusión nuclear, un papel reconocido por el elemento 117, Tennessin, que lleva el nombre del estado original del laboratorio.

Desde entonces, la dificultad y el coste de trabajar con prometio han llevado a que se ignore en gran medida la química de este elemento. Si bien el elemento tiene algunos usos, como en baterías atómicas para sondas espaciales o en el diagnóstico del cáncer, sigue siendo uno de los elementos más misteriosos de la tabla periódica.

Ahora, un equipo en Oak Ridge ha revisado su primer descubrimiento de los elementos. El equipo utilizó un reactor de investigación nuclear de laboratorio para crear el isótopo prometio-147, que tiene una vida media de sólo 2,62 años, antes de que la muestra fuera quelada en una solución que contenía ligandos de diglicolamida. A continuación, los investigadores estudiaron el compuesto mediante espectroscopia de absorción de rayos X sincrotrón, lo que les permitió caracterizar el compuesto, incluida la medición de la longitud de su enlace.

El equipo descubrió que la longitud del enlace del prometio con el oxígeno de 2,476 angstroms encaja bien con la tendencia observada en otros lantánidos, complementando la evidencia experimental de una reducción del radio atómico de los lantánidos: el tamaño del átomo. A medida que aumenta el número atómico de los lantánidos y los protones adicionales atraen más electrones al núcleo, estos electrones llenan 4F Subcapa electrónica. Las subcapas llenas suelen estar protegidas de la carga del núcleo por capas de electrones de baja energía. Sin embargo, 4F La subcapa está mal protegida, lo que, combinado con los efectos relativistas regidos por la mecánica cuántica, significa que los radios atómicos de los lantánidos son más pequeños de lo esperado. Este patrón se vuelve más claro a medida que se avanza de izquierda a derecha a través de la serie de lantánidos y aumenta el número atómico de los elementos.

Si bien este fenómeno es fácil de medir en otros lantánidos, la radiactividad y rareza del prometio significa que no se ha investigado antes. «Hay miles de publicaciones sobre la química de los lantánidos libres de prometio», afirma. Santa Janson Popova, científico del Departamento de Ciencias Químicas de Oak Ridge, quien codirigió el estudio. «Los científicos tuvieron que asumir la mayoría de sus propiedades. Ahora podemos medir algunas de ellas… El prometio fue la última pieza del rompecabezas».

El trabajo del equipo no se limita simplemente a confirmar la teoría: las longitudes de los enlaces metálicos y de ligandos ayudan a determinar la solubilidad de un elemento en disolventes acuosos u orgánicos. «No se pueden utilizar todos estos lantánidos como una mezcla en las tecnologías modernas y avanzadas, porque primero hay que separarlos», añade Jansson-Popova. “Aquí es donde la contracción se vuelve muy importante; básicamente nos permite separarlos.

Dice que los resultados del equipo son «muy impresionantes». Conrado Goodwininvestigador de la Royal Society de la Universidad de Manchester, Reino Unido, especializado en F– Bloque de química. «Estos son datos que habrían sido fáciles de hacer química, simplemente hacer una base ácida de Lewis, ¡excepto que contiene prometio-147, un radionúclido que simplemente desearía que no existiera!» Que los autores hayan logrado hacerlo es una hazaña asombrosa de coreografía experimental… Es satisfactorio ver la primera serie verdaderamente completa de complejos moleculares de lantánidos.