Naturaleza del enlace metal-ligando en dicarburos de uranio

ZALAZAR, MARIA FERNANDA; RAYON, VICTOR M.; LARGO, ANTONIO

Mar del plata

Congreso; XXIX Congreso Argentino de Química; 2012

Asociación Química Argentina

 Los carburos de uranio sólidos presentan interés debido a su papel como combustibles adecuados para las nuevas generaciones de reactores nucleares. Si bien la vaporización de los carburos de uranio puede ocurrir durante su uso como combustible nuclear, hay poca información disponible respecto a estos compuestos en fase gaseosa. En un reciente estudio experimental Wang y col. produjeron compuestos de uranio-carbono a través de la evaporación laser de aleaciones de carburo-uranio seguido de reacción atómica en una matriz de argón [1,2]. El análisis del espectro infrarrojo de los productos de reacción, en conjunción con cálculos teóricos, llevó a la caracterización de los compuestos UC y UC2. De acuerdo a este estudio experimental y teórico, el monocarburo de uranio UC presenta un estado fundamental quintuplete, mientras que para el dicarburo de uranio se encontró una estructura lineal CUC (estado electrónico 3Su+) con un triple enlace carbono-uranio [1]. Estos resultados están en contraste con resultados previos encontrados para dicarburos de la segunda fila, tercera fila, y grupo d, donde se encontró que elementos electropositivos tienden a favorecer estructuras triangulares para el estado fundamental [3-5].  Nuestros resultados preliminares sobre estructura y estabilidad de dicarburos de uranio, utilizando diferentes métodos teóricos (DFT, CCSD, CASPT2), y considerando diversas estructuras, tanto lineales como no lineales y diferente multiplicidad de spin indican que el isómero triangular U-C2 de estado electrónico 5A2 es la especie más estable. Inclusive encontramos otros isómeros de menor energía que la especie lineal CUC 3Su+ observada experimentalmente. Con el fin de proveer información que sirva para complementar estos estudios, en este trabajo se presenta un estudio de la naturaleza del enlace metal-ligando en dicarburos de uranio en términos del análisis topológico de la densidad electrónica, r(r), [6]. [1] Wang, X.; Andrews, L.; Malmqvist, P.A.; Roos, B.O.; Gonçalves, A.P.; Pereira, C.C.L.; Marçalo, J.; Godart, C.; Villeroy, B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 8484. [2] Wang, X.; Andrews, L.; D. Ma; Gagliardi, L.; Gonçalves, A.P.; Pereira, C.C.L.; Marçalo, J.; Godart, C.; Villeroy, B. J. Chem. Phys. 2011, 134, 244313. [3] Largo, A.; Redondo, P; Barrientos, C. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 14611. [4] Rayon, V.M.; Redondo, P.; Barrientos, C.; Largo, A. J. Chem. Phys. 2010, 133, 124306. [5] Rayon, V.M.; Redondo, P.; Barrientos, C.; Largo, A. Chem. Eur. J. 2006, 12, 6963. [6] Bader, R.F.W. Atoms in Molecules. A Quantum Theory; Oxford Science Publications: London, 1990.