Ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ και το Πανεπιστήμιο του Λάνκαστερ κατάφερε να απομονώσει και να χαρακτηρίσει το ουρανοκένιο, τη θετικά φορτισμένη μορφή μιας ιστορικής ένωσης ουρανίου γνωστής ως ουρανοκένιο.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, αποδεικνύει ότι αυτό το πολυπόθητο μόριο είναι σταθερό και συμπεριφέρεται με τρόπο που αμφισβητεί τις καθιερωμένες αντιλήψεις για τους χημικούς δεσμούς στα βαριά στοιχεία.
Το ουρανοκένιο αποτελεί το ανάλογο του φερροκενίου, μιας διάσημης ένωσης σιδήρου, ωστόσο οι προηγούμενες προσπάθειες απομόνωσής του κατά τις δεκαετίες του ’70 και ’80 απέτυχαν λόγω της αντίδρασης με άλατα ηλεκτρολυτών που περιείχαν φθόριο, διασπώντας το μόριο.
Ξεπερνώντας τα εμπόδια δεκαετιών
Χρησιμοποιώντας διαφορετικό χημικό μέσο αφαίρεσης ηλεκτρονίου και έναν λιγότερο αντιδραστικό διαλύτη, οι επιστήμονες απομόνωσαν κρυστάλλους ουρανοκενίου σταθερούς σε θερμοκρασία δωματίου.
Οι λεπτομερείς αναλύσεις μέσω περιθλασιμετρίας ακτίνων Χ και φασματοσκοπίας επιβεβαίωσαν ότι το ουράνιο έχασε ένα επιπλέον ηλεκτρόνιο, ανεβάζοντας την κατάσταση οξείδωσής του από +4 σε +5.
Αυτό που εξέπληξε περισσότερο τους ερευνητές ήταν ότι το μόριο σχεδόν δεν αλλάζει σχήμα όταν χάνει ηλεκτρόνιο, σε αντίθεση με ό,τι προέβλεπαν τα κλασικά μοντέλα ηλεκτροστατικής έλξης που κυριαρχούν στη χημεία των ακτινίδων.
Ο ρόλος του ομοιοπολικού δεσμού
Οι υπολογιστικές προσομοιώσεις έδειξαν ότι όταν το ουράνιο χάνει ένα ηλεκτρόνιο, μοιράζεται τα ηλεκτρόνια με τα άτομα άνθρακα πολύ περισσότερο από ό,τι στην μη οξειδωμένη μορφή, γεγονός που συνιστά ισχυρό ομοιοπολικό δεσμό.
Η αύξηση της πυκνότητας των ηλεκτρονίων μεταξύ του ουρανίου και του άνθρακα δημιουργεί απώθηση που εξισορροπεί πλήρως τη συστολή, αφήνοντας το μέγεθος του μόρίου σχεδόν αμετάβλητο. Η σημαντική αυτή ανακάλυψη προσφέρει μια σπάνια σειρά τριών διαδοχικών καταστάσεων οξείδωσης για λεπτομερή μελέτη, ανοίγοντας νέους δρόμους στη θεμελιώδη χημεία των βαρέων στοιχείων και των προηγμένων υλικών.
