Длины связей и энергии An 4f-электронов в AnO2 (An = Cf–Lr)

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В результате экстраполяции известных экспериментальных данных AnO2 (An = Th, U–Bk), представленных в единой шкале, в которой энергия связи Eb(O 1s) = 529.9 эВ, оценены длины и энергии связей An 4f-электронов в AnO2 (An = Cf–Lr). Для длин связей наблюдается качественное согласие с результатами, полученными в ионном приближении, а для энергий An 4f-электронов установлены значения с погрешностью ±0.4 эВ, что на порядок меньше известных табличных значений. Результаты о строении диоксидов актиноидов необходимы для релятивистских расчетов спектров рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии валентных электронов AnO2, а энергии An 4f-электронов – для построения количественных схем молекулярных орбиталей AnO2. Эти данные позволят изучить общие закономерности формирования особенностей электронного строения и характера химической связи в ряду AnO2 (An = Th–Lr).

Full Text

Restricted Access

About the authors

Ю. А. Тетерин

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова; Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991; пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

А. Е. Путков

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

А. Ю. Тетерин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Author for correspondence.
Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

М. В. Рыжков

Институт химии твердого тела УрО Российской академии наук

Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, ул. Первомайская, 91, Екатеринбург, 620990

К. И. Маслаков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

К. Е. Иванов

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, пл. Академика Курчатова, 1, Москва, 123182

С. Н. Калмыков

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

В. Г. Петров

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: antonxray@yandex.ru
Russian Federation, Ленинские горы, 1, Москва, 119991

References

  1. Rai B.K., Bretana A., Morrison G., Greer R., Gofryk K., zur Loye H.-C. Crystal Structure and Magnetism of Actinide Oxides: A Review // Rep. Prog. Phys. 2024. V. 87. № 6. P. 066501. https://doi.org/10.1088/1361-6633/ad38cb
  2. Pereiro F.A., Galley S.S., Jackson J.A., Shafer J.C. Contemporary Assessment of Energy Degeneracy in Orbital Mixing with Tetravalent f-Block Compounds // Inorg. Chem. 2024. V. 63. P. 9687−9700. https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c03828
  3. Legg F., Harding L.M., Lewis J.C., Nicholls R., Green H., Steele H., Springell R. Epitaxial Light Actinide Oxide Thin Films // Thin Solid Films. 2024. V. 790. P. 140194. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2023.140194
  4. Serezhkin V.N., Serezhkina L.B. Features of Actinide Contraction in Crystals AnN, AnP, and AnAs (An = Th, Pa, U, Np, Pu, Am, Cm, Bk) // Radiochemistry. 2022. V. 64. № 5. P. 603–607. https://doi.org/10.1134/S1066362222050034
  5. Sevier K.D. Atomic Electron Binding Energy // At. Data Nucl. Data Tables. 1979. V. 24. № 4. P. 323–371. https://doi.org/10.1016/0092-640x(79)90012-3
  6. Veal B.W., Lam D.J., Diamond H., Hoekstra H.R. X-ray Photoelectron Spectroscopy Study of Oxides of the Transuranium Elements Np, Pu, Am, Cm, Bk and Cf // Phys. Rev. B. 1977. V. 15. № 6. P. 2929‒2942. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.15.2929
  7. Krause M.O., Haire R.G., Keski-Rahkonen O., Peterson J.R. Photoelectron Spectrometry of the Actinides from Ac to Es // J. Electron. Spectrosc. Relat. Phenom. 1988. V. 47. P. 215–226. https://doi.org/10.1016/0368-2048(88)85013-8
  8. Putkov A.E., Maslakov K.I., Teterin A.Yu., Teterin Yu.A., Ryzhkov M.V., Ivanov K.E., Kalmykov S.N., Petrov V.G. Structure of the XPS Spectra of a ThO2 Crystal Film // Radiochemistry. 2022. V. 64. № 2. P. 133–142. https://doi.org/10.1134/S1066362222020035
  9. Тетерин Ю.А., Рыжков М.В., Путков А.Е., Маслаков К.И., Тетерин А.Ю., Иванов К.Е., Калмыков С.Н., Петров В.Г. Природа химической связи и структура рентгеновского фотоэлектронного спектра РаО2 // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 6. С. 817‒824. https://doi.org/10.31857/S0044457X22060289
  10. Putkov A.E., Teterin Yu.A., Ryzhkov M.V., Maslakov K.I., Teterin A.Yu., Ivanov K.E., Kalmykov S.N., Petrov V.G. The Valence XPS Structure and the Nature of Chemical Bond in CmO2 // Radiochemistry. 2021. V. 63. № 4. P. 401–412. https://doi.org/10.1134/S1066362221040020
  11. Putkov A.E., Teterin Yu.A., Ryzhkov M.V., Teterin A.Yu., Maslakov K.I., Ivanov K.E., Kalmykov S.N., Petrov V.G. Electronic Structure and Nature of Chemical Bonds in BkO2 // Russ. J. Phys. Chem. A. 2021. V. 95. № 6. P. 1169‒1176. https://doi.org/ 10.1134/S0036024421060212
  12. Коттон Ф., Уилкинскон Д. Современная неорганическая химия в 3 ч. М.: Мир, 1969. 596 с.
  13. Keller C. Thorium. Berlin, Heidelberg: Springer, 1978. 256 p.
  14. Roberts L.E.J., Walter A.J. Physico-Chimie Du Protactinium /Eds. Bouissieres G., Mixart R. Paris: Centre National de la Recherche Scientifique, 1966. 351 p.
  15. Рафальский Р.П., Алексеев В.А., Ананьева Л.А. Фазовый состав синтетических и природных окислов урана // Геохимия. 1979. № 11. С. 1601–1615.
  16. Lander G.H., Mueller M.H. Magnetically Induced Lattice Distortions in Actinide Compounds // Phys. Rev. B. 1974. V. 10. P. 1994–2003. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.10.1994
  17. Chikalla T.D., McNeilly C.E., Skavdahl R.E. The Plutonium-oxygen System // J. Nucl. Mater. 1964. V. 2. P. 131–141. https://doi.org/10.1016/0022-3115(64)90132-1
  18. Nishi T., Nakada M., Itoh A., Suzuki C., Hirata M., Akabori M. EXAFS and XANES Studies of Americium Dioxide with Fluorite Structure // J. Nucl. Mater. 2008. V. 374. № 3. P. 339–343. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2007.09.001
  19. Asprey L.B., Ellinger F.H., Fried S., Zachariasen W.H. Evidence for Quadrivalent Curium: X-ray Data on Curium Oxides // J. Am. Chem. Soc. 1955. V. 77. № 6. P. 1707–1708. https://doi.org/10.1021/ja01611a108
  20. Baybarz R.D. The Berkelium Oxide System // J. Inorg. Nucl. Chem. 1968. V. 30. № 7. P. 1769–1773. https://doi.org/10.1016/0022-1902(68)80352-5
  21. Baybarz R.D., Haire R.G., Fahey J.A. On the Californium Oxide System // J. Inorg. Nucl. Chem. 1972. V. 34. № 2. P. 557–565. https://doi.org/ 10.1016/0022-1902(72)80435-4.
  22. Основы радиохимии и радиоэкологии. Практикум МГУ им. М.В. Ломоносова. / Под ред. Афанасова М.И. М.: ЗАО “Принт-Ателье”, 2016. 112 с.
  23. Teterin Yu.A., Putkov A.E., Ryzhkov M.V., Maslakov K.I., Teterin A.Yu., Ivanov K.E., Kalmykov S.N., Petrov V.G. Chemical Bond in FmO2 // Mendeleev Commun. 2023. V. 33. № 5. P. 605–607. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.09.004
  24. Putkov A.E., Maslakov K.I., Teterin Yu.A., Ryzhkov M.V., Teterin A.Yu., Ivanov K.E., Kalmykov S.N., Petrov V.G. Electronic Structure of Dioxide CfO2 // J. Struct. Chem. 2022. V. 62. № 12. P. 1846‒1856. https://doi.org/ 10.1134/S0022476621120040
  25. Putkov A.E., Teterin Yu.A., Trigub A.L., Yudintsev S.V., Stefanovskaya O.I., Ivanov K.E., Kalmykov S.N., Petrov V.G. XAS Study of Murataite-based Ceramics and Crystalline Film of ThO2 // Mendeleev Commun. 2023. V. 33. P. 135–137. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2023.01.043

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dependences of the binding energy (a) and the magnitude of spin-orbit splitting (b) on the charge of nuclei Z(An) in AnO2 (An = Th‒Lr): • – experimental values ​​are given taking into account Eb(O 1s); ◦ – values ​​obtained as a result of interpolation and extrapolation of known experimental values.

Download (415KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences