Roztok v ampulce obsahuje krystaly berkelocenu. Kredit: Alyssa Gaiser/Berkeley Lab.

Organokovové sloučeniny s lehkými aktinoidy jako je třeba uran, tedy sloučeniny, v nichž jsou masivní atomy aktinoidu v roli kovu obklopeny organickou, uhlíkovou kostrou, jsou občas k vidění. U těžších aktinoidů je to velmi vzácné.

Výzkumný tým laboratoří Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) „uvařil“ takovou neobvyklou látku, příznačně z berkelia-249 (Bk). Nazvali to berkelocen (berkelocene) a je to první organokovová molekula s berkeliem.

Stefan Minasian. Kredit: S. Minasian.

Jak říká jeden z vedoucích zajímavého výzkumu Stefan Minasian, je to první pádný důkaz, že je možné vytvořit chemickou vazbu mezi berkeliem a uhlíkem. Objev berkelocenu je podle něj nejen skvělým úspěchem, ale také představuje posun v chápání toho, jak se aktinoidy chovají v chemických reakcích.

Rentgenová struktura. Kredit: Stefan Minasian/Berkeley Lab.

Berkelium je jedním z 15 aktinoidů, tedy nestálých chemických prvků počínaje aktiniem, jejichž protonová čísla jsou 89 až 103. Samotné berkelium objevil jaderný chemik Glenn Seaborg v laboratořích Berkeley Lab v roce 1949. Tento objev byl jednou z významných součástí Nobelovy ceny za chemii, kterou dostal Seaborg poněkud netradičně již v roce 1951, společně s kolegou Edwinem McMillanem.

Přípravou organokovových látek s aktinoidy se vlastně už dlouho v Berkeley Lab zabývá skupina Heavy Element Chemistry. Jde o to, že tyto látky mívají strukturu příznivou pro pozorování elektronických struktur aktinoidů. S berkeliem to ale není tak snadné, protože je o hodně radioaktivní transuran, které se ve světě vyrobí jen velmi malé množství. Aby toho nebylo málo, organokovové látky jsou hodně citlivé na vzduch a mají nepříjemné sklony k pyroforii, čili jsou samozápalné.

Minasian a spol. nakonec uspěli. Vyrobili berkelocen z 0,3 miligramu berkelia-249 a prozkoumali ho s využitím monokrystalové rentgenové difraktometrie. Struktura nově vyrobené látky připomínala již půl století známý uranocen, z čehož vzniklo pojmenování berkelocen. Překvapením bylo, že iont berkelia v berkelocenu má teravalentní oxidační stav, tedy plus 4, který je stabilizovaný vazbami mezi berkeliem a uhlíkem. Výzkum aktinoidů pokračuje svižným tempem.

Video: Soft XAS of sigma- and pi-Bonding in Actinide-Ligand Multiple Bonds (Dr. Stefan Minasian, LBL)

Video: Berkelium - Periodic Table of Videos

Literatura

Berkeley Lab 11. 3. 2025.

Science 387: 974–978.