Química Sintética y Estructural de Complejos de Uranilo-Amidoxima: Implicaciones Tecnológicas
Autores: Tsantis, Sokratis T.; Iliopoulou, Maria; Tzimopoulos, Demetrios I.; Perlepes, Spyros P.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Química Sintética y Estructural de Complejos de Uranilo-Amidoxima: Implicaciones Tecnológicas
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Química
Palabras clave
Escasez de recursos
Energía nuclear
Uranio
Agua de mar
Grupo amidoxima
Modos de coordinación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
La escasez de recursos es un problema importante en nuestro mundo. La energía nuclear es una energía verde y, debido a esto y a su alta densidad energética, ha estado atrayendo cada vez más atención durante las últimas décadas. El uranio es un combustible nuclear valioso utilizado en la mayoría de las plantas de energía nuclear. Existe más de mil veces más uranio en los océanos, en concentraciones muy bajas, que el que se encuentra en los minerales terrestres. A medida que la demanda de generación de energía nuclear aumenta año tras año, el acceso a esta reserva es de suma importancia para la seguridad energética. Los materiales poliméricos insolubles en agua funcionalizados con el grupo amidoxima son una plataforma técnicamente viable para extraer uranio, en forma de {UO}, del agua de mar, que también contiene varias concentraciones de otros iones metálicos competidores, incluyendo el vanadio (V). Una comprensión profunda de los modos de coordinación y la fuerza de unión del grupo amidoxima con el uranilo y otros iones competidores es un parámetro clave para mejorar la eficiencia y selectividad de la extracción. Antes de 2012, había información muy limitada sobre la complejación de {UO} con amidoximas. Sin embargo, se han logrado avances significativos durante la última década. Este informe revisa la química de coordinación en estado sólido del grupo amidoxima (solo o dentro de ligandos con otros sitios donadores potenciales) con el ion uranilo, mientras que también se presta atención esporádica a estudios en solución y teóricos. También se describen brevemente estudios comparativos con la complejación de vanadio. Se han identificado ocho modos de coordinación diferentes de los grupos amidoxima neutros y desprotonados en las estructuras de los complejos de uranilo. Se hace especial hincapié en describir la reactividad de los moieties de glutardiamidoxima de cadena abierta, glutarimidedioxima de anillo cerrado y glutarimidoxioxima de anillo cerrado, que están presentes como cadenas laterales en los sorbentes, hacia el moiety de uranilo. Se esbozan las implicaciones tecnológicas de algunos de los modos de coordinación observados. Se cree que la cristalografía de rayos X de pequeñas moléculas de uranilo-amidoxima puede ayudar a construir una comprensión de las interacciones del uranilo en el agua de mar con polímeros funcionalizados con amidoxima y mejorar su capacidad de recuperación y selectividad, lo que lleva a extractantes más eficientes. También se esbozan los desafíos para los científicos que trabajan en la elucidación estructural de complejos de coordinación de uranilo. La revisión contiene seis secciones y 95 referencias.
Descripción
La escasez de recursos es un problema importante en nuestro mundo. La energía nuclear es una energía verde y, debido a esto y a su alta densidad energética, ha estado atrayendo cada vez más atención durante las últimas décadas. El uranio es un combustible nuclear valioso utilizado en la mayoría de las plantas de energía nuclear. Existe más de mil veces más uranio en los océanos, en concentraciones muy bajas, que el que se encuentra en los minerales terrestres. A medida que la demanda de generación de energía nuclear aumenta año tras año, el acceso a esta reserva es de suma importancia para la seguridad energética. Los materiales poliméricos insolubles en agua funcionalizados con el grupo amidoxima son una plataforma técnicamente viable para extraer uranio, en forma de {UO}, del agua de mar, que también contiene varias concentraciones de otros iones metálicos competidores, incluyendo el vanadio (V). Una comprensión profunda de los modos de coordinación y la fuerza de unión del grupo amidoxima con el uranilo y otros iones competidores es un parámetro clave para mejorar la eficiencia y selectividad de la extracción. Antes de 2012, había información muy limitada sobre la complejación de {UO} con amidoximas. Sin embargo, se han logrado avances significativos durante la última década. Este informe revisa la química de coordinación en estado sólido del grupo amidoxima (solo o dentro de ligandos con otros sitios donadores potenciales) con el ion uranilo, mientras que también se presta atención esporádica a estudios en solución y teóricos. También se describen brevemente estudios comparativos con la complejación de vanadio. Se han identificado ocho modos de coordinación diferentes de los grupos amidoxima neutros y desprotonados en las estructuras de los complejos de uranilo. Se hace especial hincapié en describir la reactividad de los moieties de glutardiamidoxima de cadena abierta, glutarimidedioxima de anillo cerrado y glutarimidoxioxima de anillo cerrado, que están presentes como cadenas laterales en los sorbentes, hacia el moiety de uranilo. Se esbozan las implicaciones tecnológicas de algunos de los modos de coordinación observados. Se cree que la cristalografía de rayos X de pequeñas moléculas de uranilo-amidoxima puede ayudar a construir una comprensión de las interacciones del uranilo en el agua de mar con polímeros funcionalizados con amidoxima y mejorar su capacidad de recuperación y selectividad, lo que lleva a extractantes más eficientes. También se esbozan los desafíos para los científicos que trabajan en la elucidación estructural de complejos de coordinación de uranilo. La revisión contiene seis secciones y 95 referencias.