Новости химической науки > Урони уранил в ловушку

Исследователи из США, разработавшие новый метод экстракции уранил-катионов UO₂ из водных растворов, заявляют, что в будущем появится возможность извлечения урана непосредственно из морской воды.

Лиганды – карбоксильные кислоты координируются с уранил-катионом, образуя клетку вокруг него. (Рисунок из Chem. Sci., 2010, DOI: 10.1039/c0sc00116c)

Быстрое исчерпание природных ископаемых топлив приводит к возрастанию необходимости поиска новых альтернативных источников энергии. Одной из замен теплоэнергетике может стать энергетика ядерная, основанная на реакциях распада радиоактивных ядер. Возможное увеличение роли ядерной энергетики приводит к тому, что разработка методов выделения урана из окружающей среды становится все более востребованной.

В настоящее время уран в основном выделяют из твердых руд, например, уранита, этот элемент в больших количествах содержится и в морской воде – в форме уранил-катиона (UO₂). Однако линейное строение дикатиона и его инертность, вызванная наличием двух чрезвычайно прочных двойных связей уран-кислород, не позволяет использовать для его экстракции обычные хелатирующие лиганды, существенно осложняя выделение UO₂ из морской воды.

Как отмечает Джулиус Ребек младший (Julius Rebek Jr) из исследовательского Института Скриппса, уранил-катион хорошо связывается с карбоксилатами, при этом создание вокруг иона неполярного окружения позволяет стабилизировать электростатические взаимодействия и сделать взаимодействие еще более прочным.

В группе Ребека было обнаружено, что при координации трех бидентатных лигандов – молекул 2,6-терпенилкарбоновой кислоты объемные фенильные группы лигандов ориентируются, образуя клетку вокруг катиона, не пускающую к нему молекулы воды. Образующийся комплекс может быть экстрагирован из раствора различными способами, зависящими от того, какая среда – кислая, щелочная или нейтральная в исходном водном растворе.

Член исследовательской группы Орион Берриман (Orion Berryman) заявляет, что содержание урана в водах мирового океана оценивается в 4,5 миллиардов тонн, что почти в тысячу раз превосходит мировые запасы урана, содержащегося в рудах. Он добавляет, что результаты исследования в перспективе могут быть использоваться для выделения урана из воды за счет инкапсуляции уранил-катиона.

Джек Харроуфилд (Jack Harrowfield), специалист по химии координационных соединений из Университета Луи Пастера в Страсбурге отмечает, что новая работа весьма интересна и представляет собой новый подход к весьма интересной проблеме извлечения металлов из мирового океана, добавляя, однако, что необходимо еще доказать селективность экстракции урана новыми хелатирующими агентами.

Ребек с коллегами планирует подробнее заняться этой проблемой, разрабатывая новый лиганд, который будет демонстрировать более высокое сродство к урану, способствуя извлечению уранил-катиона UO₂ из растворов, в которых он содержится в практически следовых концентрациях.

Источник: Chem. Sci., 2010, DOI: 10.1039/c0sc00116c

метки статьи: #аналитическая химия, #неорганическая химия, #органическая химия, #физическая химия, #химическая технология, #элементоорганическая химия