Separación basada en Oxo-Cluster Zr/Hf IV: arrojando luz sobre un proceso de 70 años de antigüedad

Área de la Ciencia:

• Química inorgánica
• Química nuclear
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• El zirconio (Zr) y el hafnio (Hf) son químicamente similares, lo que complica su separación.
• La separación es crítica para las aplicaciones nucleares, aprovechando la captura de neutrones de Hf y la transparencia de Zr.
• Los procesos de extracción de disolventes industriales separan empíricamente el Zr/Hf, favoreciendo la extracción de Hf.

Objetivo del estudio:

• Elucidar los factores a nivel molecular que rigen la separación de Zr/Hf en la extracción industrial con disolventes.
• Detallar la química de la fase de solución que influye en la extracción preferencial de Hf sobre Zr.

Principales métodos:

• Difracción de rayos X de un solo cristal para identificar las estructuras de racimo.
• Diseminación de rayos X de ángulo pequeño (SAXS) para caracterizar grupos en fases acuosas y orgánicas.
• Técnicas de cristalización para aislar grupos específicos de circonio.

Principales resultados:

• Tanto Zr como Hf forman grupos de tetrámeros oxocentrados [OM4 ((OH) 6 ((NCS) 12) 4− (OM-NCS).
• Zr también forma un gran oxo-cluster [Zr48O30(OH) 92 ((NCS) 40 ((H2O) 40) (Zr-cluster) y NCS aductos (OZr-NCS).
• El tamaño del cúmulo Zr dificulta la extracción; los adductos OZr-NCS son menos extraíbles debido al aumento de la carga negativa.

Conclusiones:

• Diferencias en la coordinación de Zr y Hf y en la separación de la química de la hidrólisis.
• La comprensión de estas diferencias moleculares refina las estrategias de separación Zr / Hf para aplicaciones nucleares.
• Este trabajo destaca diferencias significativas de reactividad más allá de su química en estado sólido similar.