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악티노센

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목차

1. 개요

악티노센은 악티늄족 원소를 중심으로 하는 샌드위치 화합물이다. 토륨, 프로트악티늄, 우라늄, 넵투늄, 플루토늄 등의 악티늄족 원소를 포함하며, 각 원소에 따라 다른 물리화학적 특성을 보인다. 우라노센(U(C8H8)2)이 대표적이며, 넵투노센과 플루토노센은 방사선 위험성으로 인해 연구가 제한적이다. 악티노센의 결합은 악티나이드 6d 오비탈과 리간드 π-오비탈의 혼합으로 인한 공유 결합 특성을 가지며, 란타넘족 원소로 이루어진 유사 화합물인 란타노센과는 결합 방식에서 차이를 보인다.

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악티노센
일반 정보
우라노센 골격식
골격식
우라노센 공-막대 모델
공-막대 모델
우라노센 공간 채움 모델
공간 채움 모델
화학식C₈H₈²⁻

2. 종류별 성질

악티노센은 중심 금속인 악티늄족 원소의 종류에 따라 다른 물리화학적 성질을 나타낸다.

대표적인 악티노센[2][3][4][5][6][7][8]
이름화학식AnIV 중심최초 합성결정 색상An-COT 거리 (Å)공간군
토로센Th(C8H8)2Th1969년밝은 노란색2.004P21/n
프로탁티노센Pa(C8H8)2Pa1974년노란색–P21/n
우라노센U(C8H8)2U1968년짙은 녹색1.926P21/n
넵투노센Np(C8H8)2Np1970년노란색-갈색1.909P21/n
플루토노센Pu(C8H8)2Pu1970년짙은 빨간색1.898I2/m


2. 1. 우라노센

우라노센(U(C8H8)2)은 1968년에 합성된 최초의 악티노센 계열 화합물이며, 이 계열 화합물의 대표적인 예시로 여겨진다.[2][3] 우라노센은 짙은 녹색 결정 형태를 띤다. U-COT 거리는 1.926 Å이고, 공간군은 ''P''21/''n''이다.

악티노센
이름화학식AnIV 중심최초 합성결정 색상An-COT 거리 (Å)공간군
토로센Th(C8H8)2Th1969년밝은 노란색2.004P21/n
프로탁티노센Pa(C8H8)2Pa1974년노란색–P21/n
우라노센U(C8H8)2U1968년짙은 녹색1.926P21/n
넵투노센Np(C8H8)2Np1970년노란색-갈색1.909P21/n
플루토노센Pu(C8H8)2Pu1970년짙은 빨간색1.898I2/m


2. 2. 넵투노센과 플루토노센

넵투노센(Np(C8H8)2)과 플루토노센(Pu(C8H8)2)은 1970년에 합성되었다.[6][7][8] 그러나 이들은 방사선 위험 때문에 1980년대 이후로는 실험적 연구가 제한적이었다.[7][8]

악티노센 화합물
이름화학식AnIV 중심최초 합성결정 색상An-COT 거리 (Å)공간군
넵투노센Np(C8H8)2Np1970년노란색-갈색1.909P21/n
플루토노센Pu(C8H8)2Pu1970년짙은 빨간색1.898I2/m


3. 결합

악티나이드-사이클로옥타테트라에닐 결합은 이론화학적으로 많은 관심을 받아왔다.[17][18]

3. 1. 계산 화학적 연구

악티나이드-사이클로옥타테트라에닐 결합은 여러 이론 연구에서 관심을 받아왔다.[8][9] 계산 화학적 방법에 따르면 악티나이드 6''d'' 오비탈과 리간드 π-오비탈이 주로 혼성되어 큰 공유 결합 특성을 가지는 결합이 형성되며, 악티나이드 5''f'' 오비탈과 리간드 π-오비탈 간의 상호작용은 상대적으로 작다.[9] 이러한 공유 결합성은 악티나이드로의 전자 밀도 공여로 특징지어진다.

란타넘족 M = Nd, Tb, Yb에 대해서도 유사한 샌드위치형 M(C8H8)2 화합물이 존재하지만, 이들의 결합은 공유 결합보다는 대부분 이온성이다(란타노센 참조).[3]

3. 2. 란타노센과의 비교

란타넘족 원소인 Nd, Tb, Yb와 사이클로옥타테트라엔(COT)으로 이루어진 유사한 샌드위치 화합물(란타노센)도 존재하지만, 이들의 결합은 악티노센과는 달리 주로 이온성이다.[3]

참조

[1] 논문 New evidence for 5f covalency in actinocenes determined from carbon K-edge XAS and electronic structure theory https://zenodo.org/r[...]
[2] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann
[3] 논문 Uranocene. The First Member of a New Class of Organometallic Derivatives of the f Elements
[4] 논문 On the cyclooctatetraenyl compounds of actinide elements part II. Bis-(cyclooctatetraenyl) protactinium(IV) https://dx.doi.org/1[...] 1974-05-01
[5] 논문 Two isostructural actinide .pi. complexes. Crystal and molecular structure of bis(cyclooctatetraenyl)uranium(IV), U(C8H8)2, and bis(cyclooctatetraenyl)thorium(IV), Th(C8H8)2 https://doi.org/10.1[...] 1972-05-01
[6] 논문 Bis(cyclooctatetraenyl)neptunium(IV) http://scripts.iucr.[...] 1996-03-15
[7] 논문 A Single Small-Scale Plutonium Redox Reaction System Yields Three Crystallographically-Characterizable Organoplutonium Complexes https://pubs.acs.org[...] 2020-09-21
[8] 논문 A Structurally Characterized Organometallic Plutonium(IV) Complex null 2017-04-24
[9] 논문 f-Orbital covalency in the actinocenes (An = Th–Cm): multiconfigurational studies and topological analysis http://discovery.ucl[...]
[10] 논문 New evidence for 5f covalency in actinocenes determined from carbon K-edge XAS and electronic structure theory https://zenodo.org/r[...]
[11] 서적 Chemistry of the Elements Butterworth-Heinemann
[12] 논문 Uranocene. The First Member of a New Class of Organometallic Derivatives of the f Elements
[13] 논문 On the cyclooctatetraenyl compounds of actinide elements part II. Bis-(cyclooctatetraenyl) protactinium(IV) https://www.scienced[...] 1974-05-01
[14] 논문 Two isostructural actinide .pi. complexes. Crystal and molecular structure of bis(cyclooctatetraenyl)uranium(IV), U(C8H8)2, and bis(cyclooctatetraenyl)thorium(IV), Th(C8H8)2 https://doi.org/10.1[...] 1972-05-01
[15] 논문 Bis(cyclooctatetraenyl)neptunium(IV) http://scripts.iucr.[...] 1996-03-15
[16] 논문 A Single Small-Scale Plutonium Redox Reaction System Yields Three Crystallographically-Characterizable Organoplutonium Complexes https://pubs.acs.org[...] 2020-09-21
[17] 논문 A Structurally Characterized Organometallic Plutonium(IV) Complex http://doi.wiley.com[...] 2017-04-24
[18] 논문 f-Orbital covalency in the actinocenes (An = Th-Cm): multiconfigurational studies and topological analysis http://discovery.ucl[...]


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