Studerer mekanismen for metalekstraktion med ioniske væsker

De tungest kendte elementer er de såkaldte "superheavy" elementer, dem med atomnummer større end 103. Disse grundstoffer findes kun i laboratorier, hvor de laves ved at smelte to lettere elementer sammen. Denne proces vil sandsynligvis ikke finde sted, så forskere har kun små mængder (et par atomer) til forsøg, og kemikere er interesserede i disse grundstoffers kemiske egenskaber. Imidlertid, de små mængder materiale, der er til rådighed, betyder, at kemikere skal bruge særlige teknikker til at studere dem. Ny forskning har udviklet en måde at studere kemi af metalliske elementer med ekstremt lave koncentrationer af materiale. Disse teknikker bruger ioniske væsker - salte i flydende tilstande.

Denne nye ekstraktionsteknik kan hjælpe med at undersøge kemien i supertunge elementer. For eksempel, videnskabsfolk ved næsten ingenting om det superkraftige element nihonium. At lære mere om nihonium kan hjælpe forskere med at studere elementer som indium og thallium. Disse to elementer er ikke blandt de superstore elementer, men forskere mener, at de er homologer (kemisk lignende elementer) af nihonium. Denne forståelse kan føre til bedre metoder til genvinding af iridium, et element, der er afgørende for den nationale sikkerhed og økonomien. Fordi iridium i øjeblikket ikke udvindes i USA, forbedrede genopretningsmetoder er en potentiel fordel for landet.

Ioniske væsker er organiske opløsningsmidler, der udelukkende er fremstillet af ioner, og de er meget forskellige fra traditionelle organiske opløsningsmidler. I denne forskning, forskere studerede det ioniske flydende betainium bis (trifluormethylsulfonyl) imid for dets evne til at ekstrahere indium og thallium fra opløsninger af saltsyre. I en første undersøgelse, forskere undersøgte interaktionen mellem den ioniske væske og vand for en række koncentrationer af saltsyre og betain. De bestemte koncentrationen af ​​hver art ved hjælp af kvantitativ nuklear magnetisk resonans og titreringer kombineret med en matematisk model. Forskerne observerede, at opløsningen af ​​betainium bis (trifluormethylsulfonyl) imid i den vandige fase initierede centrale kemiske reaktioner. I en anden undersøgelse, forskere tilføjede både radioaktive og ikke-radioaktive isotoper indium og thallium til den vandige fase, målte derefter deres koncentrationer efter ekstraktion ved hjælp af gammaspektrometri og massespektrometri. Forskerne udviklede en ny matematisk model til at beskrive dataene.

Denne forskning giver en større forståelse af ekstraktionsprocessen for tunge elementer ved at pege på en potentiel metode til genvinding af indium, et strategisk vigtigt metal. Denne forskning identificerer også en potentiel metode til at studere de kemiske egenskaber ved det superhungre element nihonium.