Un piccolo team di ricercatori dell'Università della California, Lawrence Berkeley National Laboratory e LPCNO, Università di Tolosa, ha sviluppato un modo per sintetizzare un complesso torio-alluminio con un elemento attinide per donare elettroni quando si lega con un metallo. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienze chimiche, il gruppo spiega come hanno realizzato la prima impresa del suo genere.

Il torio (Th) è un elemento metallico radioattivo di colore argento. Come altri metalli, è relativamente difficile, ma pieghevole. Ha anche un alto punto di fusione ed è molto reattivo, quando esposto all'aria, reagisce e diventa nero. È anche considerato instabile. Attualmente è utilizzato in alcune applicazioni di saldatura ed è considerato un materiale sostitutivo dell'uranio in alcuni reattori nucleari.

Come notano i ricercatori, la posizione del torio sulla tavola periodica è unica a causa della riluttanza dei suoi orbitali 5f a impegnarsi nel legame, come avviene con altri attinidi. Ma è anche chimicamente diverso dagli altri metalli di transizione acida di Lewis. In questo nuovo sforzo, il team ha cercato di comprendere meglio la struttura elettronica del torio esaminando specificamente i complessi bimetallici con legami metallo-metallo. Come parte di questo sforzo, hanno sviluppato un modo per sintetizzare i bimetallici Th-Al usando reazioni tra materiali diversi. I complessi risultanti sono unici perché gli atomi di torio si trovano in uno stato di ossidazione +3. In particolare, solo 10 complessi Th(III) sono mai stati sintetizzati.

Per sintetizzare il nuovo Th(III) i ricercatori hanno indotto reazioni tra di-terz-butilciclopentadienile, supportato da un dialogenuro Th(IV), con un sale anionico di idruro di alluminio. Il materiale risultante è stato quindi ridotto, producendo il nuovo Th (III). Per stabilizzare il nuovo materiale, i ricercatori lo hanno accoppiato con un ligando di alanato.

Per dimostrare che quel nuovo materiale era in realtà un Th(III), i ricercatori lo hanno studiato utilizzando la spettroscopia EPR, che ha rivelato gli elettroni condivisi tra i due atomi. Hanno anche condotto calcoli DFT per dimostrare che il torio aveva davvero donato un'elezione all'alluminio. Il team suggerisce che il loro lavoro potrebbe essere utile ad altri chimici che desiderano utilizzare gli attinidi come donatori. Notano anche che i loro risultati sperimentali potrebbero rivelarsi utili in futuro come un modo per produrre altri attinidi come il plutonio, riducendo la necessità di altri stabilizzanti.

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