Refinando platina, plutônio, ou certos outros metais geralmente dependem de como o metal se comporta nas interfaces de líquidos. O desafio? Os cientistas têm maneiras limitadas de analisar os detalhes das interfaces de líquidos. Agora, os pesquisadores descreveram em detalhes significativos como as moléculas de água circundam um íon à base de platina. Sua descrição inclui uma estrutura inesperadamente complexa que se forma na superfície do líquido. A equipe notou nada menos que três formas diferentes de água envolvendo o íon. A complexa estrutura da água é inesperada e cria comportamentos incomuns em comparação com aqueles observados em torno de íons menores e mais leves em condições semelhantes.

O refinamento da platina e de outros metais preciosos envolve a movimentação do metal desejado de um líquido para outro. Mas pouco se sabe sobre como essa transferência funciona em escala molecular. Este trabalho ajuda a explicar como a platina e outros metais pesados ​​se movem e reagem entre os líquidos.

Extração de solvente, a tecnologia de ponta para reprocessar resíduos nucleares ou refinar terras raras e metais preciosos, envolve a transferência preferencial de uma espécie química alvo entre duas fases imiscíveis por meio de uma interface líquido-líquido. Relativamente pouca informação em escala molecular é conhecida sobre o mecanismo ou mecanismos dessa transferência através de uma interface. Porque? Em grande parte, a lacuna de conhecimento é porque a maioria das sondas experimentais não podem interrogar interfaces líquidas diretamente. Mesmo as melhores sondas sensíveis à superfície são sensíveis apenas a componentes limitados da estrutura interfacial.

Para fornecer uma descrição em escala molecular de pesado, complexos aniônicos, como PtCl62-, com moléculas extratantes carregadas positivamente na interface ar / água, pesquisadores combinaram experimentos de raios-X síncrotron, espectroscopia de geração de frequência de soma sensível à superfície (SFG), e simulações de dinâmica molecular. Os raios X fornecidos pela Fonte Avançada de Fótons investigaram características estruturais de íons metálicos localizados na superfície. Uma combinação de medições de espalhamento e fluorescência revelou um processo de adsorção de duas etapas que depende da concentração de metal na solução. A espectroscopia SFG revelou uma estrutura de água única relacionada a esta adsorção. Uma nova análise de subconjunto de simulações de dinâmica molecular esclareceu ainda mais os detalhes da estrutura interfacial da água resultante dos complexos aniônicos fortemente hidratados. A pesquisa mostrou que após a adsorção, o PtCl ₆ ^2- complexos retêm parcialmente suas primeira e segunda esferas de hidratação. É possível identificar três tipos de moléculas de água em torno dos íons, diferenciados por sua orientação e motivos de ligação de hidrogênio. Os resultados têm implicações importantes para a modelagem preditiva de íons carregados nas interfaces ar / água.