更深入理解鑭系元素：鉕錯和物鍵長鑑定

鉕（ㄆㄛˇ，Promethium，Pm），屬於鑭系元素，位於週期表中的第61位。由於鉕是鑭系元素中唯一一個沒有穩定同位素的元素，在地球上的含量也非常稀少（地殼中僅有大約500-600公克的鉕），所以其化學性質長期以來未被深入研究。鉕元素在1945年被發現，由當時的美國橡樹嶺國家實驗室的研究人員製造出來，但因為操作與鉕元素有關的實驗成本太高、太困難，所以大家鮮少研究鉕元素的化學性質。不過鉕已經被廣泛應用於現代技術，比如「太空探測器的原子電池」和「癌症診斷」等等。在學術層面上，科學家目前對鉕的理解只來自於理論預測和少數幾個簡單化合物的研究，這極大地限制了我們對鑭系元素的理解，尤其是鑭系收縮現象。鑭系收縮是指隨著原子序的增加，鑭系元素的離子半徑會逐漸減小。目前該現象的實驗數據只缺鉕元素，因此，透過實驗詳細研究鉕的配位化學和鍵長變化具有重要的科學價值。

 

近日，美國橡樹嶺國家實驗室又回頭重新進行了鉕元素的研究，他們這次成功在溶液中合成出首個穩定的鉕錯合物（[Pm(PyDGA)₃]³⁺），並利用同步輻射X射線吸收光譜（XAS）和量子化學計算對其進行了深入研究。合成鉕錯合物的方法，是在水溶液中將三個雙醇胺（diglycolamide，DGA）配體與鉕離子（Pm³⁺）混和，這些配體會透過其羰基和氧原子以三配位的方式緊密包圍鉕離子，形成穩定的錯合物。透過XAS技術，研究團隊確定了鉕錯合物的配位結構和鍵長（鉕與氧的鍵長為2.476 Å），其鍵長與其他鑭系元素的趨勢完全吻合，這些數據完整了鑭系元素收縮的研究。除此之外，研究團對表示，這項研究的發現也許有利於開發更高效的稀土金屬回收、分離技術，向環境保護和可持續發展的目標更靠進一步。

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