Российские химики получили и описали три новых комплексных соединения урана. Все они — «родственники» тех, что сегодня применяются в ядерном топливном цикле, поэтому открытие может иметь заметное прикладное значение.

Тяжелые металлы вообще и уран в частности часто образуют комплексные соединения. Это значит, что в них атомы урана становятся центральными, а уже вокруг них группируются остальные частицы. В новой работе ученые получили одиночные кристаллы трех сложных комплексных соединений — гидрат изобутиратоуранилата натрия, изобутиратоуранилат цезия и изовалератоуранилат аммония.

Чтобы сделать это, химики вели испарение (при постоянной температуре) взвесей, содержащих компоненты этих соединений. Для точного описания строения кристаллов использовался рентгеноструктурный анализ. Этот метод основан на отражении и рассеивании рентгеновских лучей при прохождении через кристалл. При этом получается «рисунок», по которому можно определить расстояние между атомами и понять, из чего и как устроено вещество.

Многие уже существующие сочетания уранил-ионов и бутиратов или валератов имеют общее свойство. Их углеводородные цепи очень гибкие, что делает кристаллическую решетку соединений неустойчивой и позволяет легко ее деформировать. Поэтому в новой работе химики хотели синтезировать соединения с цепями той же длины (разновидности бутиратов и валератов), но с разветвленной структурой, чтобы проверить, помогут ли эти разветвления поддерживать более стабильную структуру в кристалле. В целом ряде случаев (например, при связывании урана в солях после отработки ядерного топлива) желательно иметь повышенную устойчивость соединений, исключающую высвобождение урана.

Однако выяснилось, что кристаллы новых соединений, даже несмотря на разветвленную структуру, трудно отнести к стабильным при нормальных условиях. Тем не менее в данном случае важен и отрицательный результат. Авторы исследования считают, что полученные ими новые сведения о химии урана не только продвинут вперед фундаментальную науку, но и могут иметь прикладное значение, например, в оценке стабильности соединений урана, возникающих в природе как до, так и после вовлечения этого металла в состав ядерного топлива.