Da quando è stato sintetizzato per la prima volta in un laboratorio americano nel 1949, il berkelio è stato un ribelle della tavola periodica, sfidando la meccanica quantistica e assumendo una carica positiva extra che i suoi parenti non avrebbero mai osato. Ora, un team di scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory, il luogo di nascita del berkelio, è riuscito a creare una rara collaborazione con il carbonio che permetterà di studiarlo in modo più dettagliato.
Grazie alle sfide legate alla produzione e al contenimento sicuro di questo elemento pesante, pochi chimici hanno avuto il privilegio di lavorare con il berkelio. Solo un grammo di questa sostanza può costare la sorprendente cifra di 27 milioni di dollari. Per questo esperimento, sono stati necessari solo 0,3 milligrammi di berkelio-249.
Queste sostanze chimiche pesanti e radioattive sono difficili da studiare da sole. Tuttavia, sotto forma di un complesso organometallico, con le loro alte simmetrie e i molteplici legami covalenti con il carbonio, è molto più facile sondare la struttura elettronica dell’atomo. Tuttavia, la struttura molecolare risultante è così reattiva con l’aria che solo pochi laboratori al mondo possono proteggere sia essa che la persona che ci lavora.
La struttura a raggi X del berkelocene mostra uno ione Bk(IV) incastrato tra due leganti di cicloottatetraene sostituiti. La configurazione di questa molecola, chiamata “berkelocene”, è modellata su una struttura simile chiamata ferrocene, ma invece di un riempimento di ferro carico, uno ione dell’elemento radioattivo berkelio è incastrato tra due anelli di carbonio per formare un complesso organometallico. In questo modo, si spera di comprendere meglio questo elemento altamente radioattivo e forse il suo comportamento in materiali come i rifiuti nucleari.
I ricercatori di elementi pesanti sono stati desiderosi di bloccare i 15 elementi radioattivi della serie degli attinidi della tavola periodica utilizzando “manette” a base di carbonio da quando hanno intrappolato l’uranio nella forma termodinamicamente più stabile di uranocene. Negli anni ’60 e ’70, i chimici hanno proceduto a lavorare attraverso la lista dei potenziali attinoceni: entro il 1970, avevano creato thorocene dal torio, protactinocene dal protoattinio, neptunocene dal nettunio e plutonocene dal plutonio. E negli ultimi anni, i chimici hanno persino realizzato complessi organometallici contenenti gli attinidi più pesanti americio e californio. Ma il berkelio, al numero 97 della tavola periodica, ha evitato il suo destino di attinocene fino ad ora.
“Questa è la prima volta che si ottiene evidenza della formazione di un legame chimico tra berkelio e carbonio,” afferma il chimico del Berkeley Lab, Stefan Minasian. “La scoperta fornisce una nuova comprensione di come il berkelio e altri attinidi si comportano rispetto ai loro pari nella tavola periodica.” Bloccando l’atomo di berkelio, il team potrebbe testare il suo modello di struttura elettronica utilizzando la spettroscopia ultravioletta-visibile-vicino infrarosso.
“La comprensione tradizionale della tavola periodica suggerisce che il berkelio si comporterebbe come il lantanide terbio,” dice Minasian. Tuttavia, a differenza dei lantanidi, il berkelio ha dimostrato di avere un comportamento unico, sfidando le aspettative e aprendo nuove strade per la ricerca scientifica.
Fonte: Science Alert
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