Síntesis y caracterización de complejos de tricelato para comprender el enlace f-orbital en actínidos posteriores

Área de la Ciencia:

• Química de coordinación
• Química inorgánica
• Química computacional
• Química de los actinuros y los lantánidos

Sus antecedentes:

• La síntesis y caracterización de los compuestos de elementos f, particularmente los actínidos posteriores, siguen siendo un desafío.
• Comprender la estructura electrónica y la unión en estos compuestos es crucial para predecir sus propiedades.
• Estudios anteriores sugirieron un grado de carácter covalente en los compuestos de berklio y californio.

Objetivo del estudio:

• Preparar una familia isostrutural de compuestos de elemento f con un ligando de dioxofenoxazina redox activo.
• Investigar la estructura electrónica y las características de enlace de estos nuevos compuestos.
• Evaluar la utilidad de los métodos computacionales para predecir las propiedades de los sistemas de elementos f difíciles de sintetizar.

Principales métodos:

• Síntesis de compuestos M ((DOPOq) 3 (M = Ce, Nd, Sm, Gd; Am, Bk, Cf; DOPOq = ligando de la dioxofenoxazina).
• Caracterización mediante espectroscopia de RMN de 1H, magnetometría SQUID, cristalografía de rayos X y espectroscopia de absorción electrónica.
• Análisis computacional utilizando el campo autoconsistente de espacio activo completo (CASSCF) y la teoría funcional de densidad no restringida con aproximación regular de orden cero (UDFT-ZORA).

Principales resultados:

• Preparó con éxito la primera serie isostructural no acuosa de compuestos de elementos f, incluidos el berkelio y el californio.
• Los cálculos de CASSCF revelaron predominantemente enlaces iónicos en estos sistemas, en contraste con las expectativas anteriores de carácter covalente.
• Las estructuras optimizadas por UDFT-ZORA mostraron cambios mínimos en los patrones de unión en comparación con las estructuras experimentales cuando se usaron con CASSCF.

Conclusiones:

• Los compuestos de elementos f sintetizados exhiben en gran medida un carácter iónico.
• La combinación de UDFT-ZORA y CASSCF sirve como una primera aproximación confiable para predecir la estructura electrónica de los actinidos y los lantánidos.
• Este enfoque facilita el estudio de compuestos de elementos f que son sintéticamente difíciles.