Speciation of the curium(III) ion in aqueous solution: A combined study by quantum chemistry and molecular dynamics simulation

Inorganic Chemistry

Volumn 45, Issue 14, 2006, Pages 5291-5301

  Yang, Tianxiao ^a   Bursten, Bruce E ^a,b  

^a OHIO STATE UNIVERSITY   (United States)

^b UNIVERSITY OF TENNESSEE   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 33746479278     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic0513787     Document Type: Article

References (99)

1. Bardin, N.; Rubini, P.; Madic, C. Radiochim. Acta 1998, 83, 189.
2. Johansson, G.; Magini, M.; Ohtaki, H. J. Solution Chem. 1991, 20, 775.
3. Moll, H.; Denecke, M. A.; Jalilehvand, F.; Sandström, M.; Grenthe, I. Inorg. Chem. 1999, 38, 1795.
4. Sandström, M.; Persson, I.; Jalilehvand, F.; Lindquist-Reis, P.; Spångberg, D.; Hermansson, K. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 657.
5. Allen, P. G.; Bucher, J. J.; Shuh, D. K.; Edelstein, N. M.; Reich, T. Inorg. Chem. 1997, 36, 4676.
6. Allen, P. G.; Bucher, J. J.; Shuh, D. K.; Edelstein, N. M.; Craig, I. Inorg. Chem. 2000, 39, 595.
7. Antonio, M. R.; Williams, C. W.; Soderholm, L. Radiochim. Acta 2002, 90, 851.
8. Neuefeind, J.; Soderholm, L.; Skanthakumar, S. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2733.
9. Clark, D. L.; Conradson, S. D.; Donohoe, R. J.; Keogh, D. W.; Morris, D. E.; Palmer, P. D.; Rogers, R. D.; Tait, C. D. Inorg. Chem. 1999, 38, 1456.
10. Clark, D. L.; Conradson, S. D.; Neu, M. P.; Palmer, P. D.; Runde, W.; Tait, C. D. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 5259.
11. Clark, D. L.; Conradson, S. D.; Ekberg, S. A.; Hess, N. J.; Neu, M. P.; Palmer, P. D.; Runde, W.; Tait, C. D. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 2089.
12. Williams, C. W.; Blaudeau. J. P.; Sullivan, J. C.; Antonio, M. R.; Bursten, B. E.; Soderholm, L. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 4346.
13. Conradson, S. D.; Abney, K. D.; Begg, B. D.; Brady, E. D.; Clark, D. L.; Den Auwer, C.; Ding, M.; Dorhout, P. K.; Espinosa-Faller, F. J.; Gordon, P. L.; Haire, R. G.; Hess, N. J.; Hess, R. F.; Keogh, D. W.; Lander, G. H.; Lupinetti, A. J.; Morales, L. A.; Neu, M. P.; Palmer, P. D.; Paviet-Hartmann, P.; Reilly, S. D.; Runde, W. H.; Tait, C. D.; Veirs, D. K.; Wastin, F. Inorg. Chem. 2004, 43, 116.
14. Conradson, S. D.; Begg, B. D.; Clark, D. L.; Den Auwer, C.; Espinosa-Faller, F. J.; Gordon, P. L.; Hess, N. J.; Hess, R.; Keogh, D. W.; Morales, L. A.; Neu, M. P.; Runde, W.; Tait, C. D.; Veirs, D. K.; Villella, P. M. Inorg. Chem. 2003, 42, 3715.
15. Conradson, S. D.; Begg, B. D.; Clark, D. L.; den Auwer, C.; Ding, M.; Dorhout, P. K.; Espinosa-Faller, F. J.; Gordon, P. L.; Haire, R. G.; Hess, N. J.; Hess, R. F.; Keogh, D. W.; Lander, G. H.; Manara, D.; Morales, L. A.; Neu, M. P.; Paviet-Hartmann, P.; Rebizant, J.; Rondinella, V. V.; Runde, W.; Tait, C. D.; Veirs, D. K.; Villella, P. M.; Wastin, F. J. Solid State Chem. 2005, 178, 521.
16. Kimura, T.; Kato, Y. J. Alloys Compd. 1998, 271, 867.
17. Kimura, T.; Nagaishi, R.; Takuo, O.; Arisaka, M.; Yoshida, Z. J. Nucl. Sci. Technol. 2002, Supplement 3, 233.
18. Bolvin, H.; Wahlgren, U.; Moll, H.; Reich, T.; Geipel, G.; Fanghaenel, T.; Grenthe, I. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 11441.
19. Yang, T. X.; Tsushima, S.; Suzuki, A. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 10439.
20. Tsushima, S.; Yang, T. X.; Mochizuki, Y.; Okamoto, Y. Chem. Phys. Lett. 2003, 375, 204.
21. Tsushima, S.; Yang, T. X.; Suzuki, A. Chem. Phys. Lett. 2001, 334, 365.
22. Tsushima, S.; Suzuki, A. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 2000, 529, 21.
23. Spencer, S.; Gagliardi, L.; Handy, N. C.; Ioannou, A. G.; Skylaris, C. K.; Willetts, A.; Simper, A. M. J. Phys. Chem. A 1999, 103, 1831.
24. Blaudeau, J. P.; Zygmunt, S. A.; Curtiss, L. A.; Reed, D. T.; Bursten, B. E. Chem. Phys. Lett. 1999, 310, 347.
25. Antonio, M. R.; Soderholm, L.; Williams, C. W.; Blaudeau, J. P.; Bursten, B. E. Radiochim. Acta 2001, 89, 17.
26. Hay, P. J.; Martin, R. L.; Schreckenbach, G. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 6259.
27. Clavaguera-Sarrio, C.; Brenner, V.; Hoyau, S.; Marsden, C. J.; Millie, P.; Dognon, J. P. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 3051.
28. Tsushima, S.; Yang, T. X. Chem. Phys. Lett. 2005, 401, 68.
29. Semon, L.; Boehme, C.; Billard, I.; Hennig, C.; Lutzenkirchen, K.; Reich, T.; Rossberg, A.; Rossini, I.; Wipff, G. ChemPhysChem 2001, 2, 591.
30. Moskaleva, L. V.; Kruger, S.; Sporl, A.; Rosch, N. Inorg. Chem. 2004, 43, 4080.
31. Vallet, V.; Privalov, T.; Wahlgren, U.; Grenthe, I. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7766.
32. (a) Kimura, T.; Nagaishi, R.; Kato, Y.; Yoshida, Z. Radiochim. Acta 2001, 89, 125.
33. (b) Kimura, T.; Choppin, G. R.; Kato, Y.; Yoshida, Z. Radiochim. Acta 1996, 72, 61.
34. (c) Kimura, T.; Choppin, G. R. J. Alloys Compd. 1994, 213/214, 313.
35. (d) Kimura, T.; Kato, Y.; Takeishi, H.; Choppin, G. R. J. Alloys Compd. 1998, 271, 719.
36. (e) Tian, G. X.; Kimura, T.; Yoshida, Z.; Zhu, Y. J.; Rao, L. F. Radiochim. Acta 2004, 92, 495.
37. Stumpf, T.; Fanghanel, T.; Grenthe, I. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2002, 20, 3799.
38. Lindqvist-Reis, P.; Menze, R.; Schubert, G.; Fanghanel, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3077.
39. Moll, H.; Geipel, G.; Bernhard, G. Inorg. Chim. Acta 2005, 358, 2275.
40. Katz, J. J.; Seaborg, G. T.; Morss, L. R. The Chemistry of The Actinide Elements, 2nd ed.; Chapman and Hall: London, 1986; Vol. 2.
41. (a) Mochizuki, Y.; Tatewaki, H. J. Chem. Phys. 2002, 116, 8838.
42. (b) Mochizuki, Y.; Tatewaki, H.; Okamoto, Y. J. Nucl. Sci. Technol. 2002, Supplement 3, 418.
43. Vallet, V.; Wahlgren, U.; Szabo, Z.; Grenthe, I. Inorg. Chem. 2002, 41, 5626.
44. Vallet, V.; Wahlgren, U.; Schimmelpfennig, B.; Moll, H.; Szabo, Z.; Grenthe, I. Inorg. Chem. 2001, 40, 3516.
45. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995.
46. Cosentino, U.; Villa, A.; Pitea, D.; Moro, G.; Barone, V. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 8001.
47. (a) Li, J.; Fisher, C. L.; Chen, J. L.; Bashford, D.; Noodleman, L. Inorg. Chem. 1996, 35, 4694.
48. (b) Rudolph, W. W.; Pye, C. C.; Irmer, G. J. Roman Spectrocs. 2002, 33, 177.
49. (c) Rudolph, W. W.; Mason, R.; Pye, C. C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2000, 2, 5030.
50. (d) Martinez, J. M.; Pappalardo, R. R.; Marcos, E. S.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Phys. Chem. B 2002, 106, 1118.
51. Farkas, I.; Banyai, I.; Szabo, Z.; Wahlgren, U.; Grenthe, I. Inorg. Chem. 2000, 39, 799.
52. David, F. H.; Fourest, B. New J. Chem. 1997, 21, 167.
53. Kowall, T.; Foglia, F.; Helm, L.; Merbach, A. E. Chem. - Eur. J. 1996, 2, 285.
54. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. A., Jr.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision A.1; Gaussian, Inc.: Pittsburgh, PA.
55. (b) Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, Jr., J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, revision C.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2004.
56. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648.
57. Lee, C. T.; Yang, W. T.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785.
58. Schreckenbach, G.; Hay, P. J.; Martin, R. L. J. Comput. Chem. 1999, 20, 70.
59. Schreckenbach, G.; Hay, P. J.; Martin, R. L. Inorg. Chem. 1998, 37, 4442.
60. Clark, A. E.; Martin, R. L.; Hay, P. J.; Green, J. C.; Jantunen, K. C.; Kiplinger, J. L. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 5481.
61. Sonnenberg, J. L.; Hay, P. J.; Martin, R. L.; Bursten, B. E. Inorg. Chem. 2005, 44, 2255.
62. Kuchle, W.; Dolg, M.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1994, 100, 7535.
63. Krishnan, R.; Binkley, J. S.; Seeger, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1980, 72, 650.
64. Tomasi, J.; Persico, M. Chem. Rev. 1994, 94, 2027.
65. Li, J.; Bursten, B. E. Computational Organometallic Chemistry; Cundari, T. R., Ed.; Marcel Dekker: New York, 2001; p 345.
66. Matonic, J. H.; Scott, B. L.; Neu, M. P. Inorg. Chem. 2001, 40, 2638.
67. Harrowfield, J. M.; Kepert, D. L.; Patrick, J. M.; White, A. H. Aust. J. Chem. 1983, 36, 483.
68. Chatterjee, A.; Maslen, E. N.; Watson, K. J. Acta Crystallogr., Sect. B 1988, 44, 381.
69. Stumpf, T.; Funke, H.; Hennig, C.; Roberg, A.; Reich, T.; Fanghnel, T. Annual Report 2002; Institute of Radiochemistry, Forschungszentrum Rossendorf: Dresden, Germany, 2002; p 1. See http:// www.fz-rossendorf.de/FWR/DOCS/ JB2002Netz.pdf.
70. Rizkalla, E. N.; Choppin, G. R. Handbook on the Physics and Chemistry of Rare Earths; Gschneidner, K. A., Eyring, L., Jr., Choppen, G. R., Lander, G. H., Eds.; North-Holland Publishing: Amsterdam, 1994; Vol. 18, p 529.
71. Tongraar, A.; Sagarik, K.; Rode, B. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 628.
72. Rowley, R. L.; Pakkanen, T. J. Chem. Phys. 1999, 110, 3368.
73. Pappalardo, R. R.; Marcos, E. S. J. Phys. Chem. 1993, 97, 4500.
74. Bleuzen, A.; Foglia, F.; Furet, E.; Helm, L.; Merbach, A. E.; Weber, J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 12777.
75. Wasserman, E.; Rustad, J. R.; Xantheas, S. S. J. Chem. Phys. 1997, 106, 9769.
76. Martinez, J. M.; Pappalardo, R. R.; Marcos, E. S. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1445.
77. Yang, T. X.; Tsushima, S.; Suzuki, A. Chem. Phys. Lett. 2002, 360, 534.
78. (a) Martínez, J. M.; Hernández-Cobos, J.; Saint-Martin, H.; Pappalardo, R. R.; Ortega-Blake, I.; Marcos, E. S. J. Chem. Phys. 2000, 112, 2339.
79. (b) Pappalardo, R. R.; Martínez, J. M.; Marcos, E. S. J. Phys. Chem. 1996, 100, 11748.
80. (c) Martínez, J. M.; Pappalardo, R. R.; Marcos, E. S. J. Phys. Chem. B 1998, 102, 3272.
81. (d) Martínez, J. M.; Pappalardo, R. R.; Marcos, E. S. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 3175.
82. (e) Martínez, J. M.; Pappalardo, R. R.; Marcos, E. S. J. Chem. Phys. 1999, 110, 1669.
83. (f) Martinez, J. M.; Merkling, P. J.; Pappalardo, R. R.; Refson, K.; Marcos, E. S. Theor. Chem. Acc. 2004, 111, 101.
84. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926.
85. Chaumont, A.; Wipff, G. Inorg. Chem. 2004, 43, 5891.
86. Infante, I.; Visscher, L. J. Comput. Chem. 2004, 25, 386.
87. Kim, H. S. Chem. Phys. 2001, 269, 295.
88. Case, D. A.; Pearlman, D. A.; Caldwell, J. W.; Cheatham, T. E., III; Wang, J.; Ross, W. S.; Simmerling, C. L.; Darden, T. A.; Merz, K. M.; Stanton, R. V.; Cheng, A. L.; Vincent, J. J.; Crowley, M.; Tsui, V.; Gohlke, H.; Radmer, R. J.; Duan, Y.; Pitera, J.; Massova, I.; Seibel, G. L.; Singh, U. C.; Weiner P. K.; Kollman, P. A. AMBER 7; University of California: San Francisco, 2002.
89. Besler, B. H.; Merz, K. M.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1990, 11, 431.
90. Essmann, U.; Perera, L.; Berkowitz, M. L.; Darden, T.; Lee, H.; Pedersen, L. G. J. Chem. Phys. 1995, 103, 8577.
91. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; Vangunsteren, W. F.; Dinola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684.
92. Bergstrom, P. A.; Lindgren, J.; Read, M.; Sandstrom, M. J. Phys. Chem. 1991, 95, 7650.
93. Impey, R. W.; Madden, P. A.; McDonald, I. R. J. Phys. Chem. 1983, 87, 5071.
94. Helm, L.; Merbach, A. E. Coord. Chem. Rev. 1999, 187, 151.
95. Kritayakornupong, C.; Plankensteiner, K.; Rode, B. M. J. Chem. Phys. 2003, 119, 6068.
96. Kowall, T.; Foglia, F.; Helm, L.; Merbach, A. E. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 3790.
97. Harris, K. R.; Woolf, L. A. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1, 1980, 76, 377.
98. Easteal, A. J.; Mills, R.; Woolf, L. A. J. Phys. Chem. 1989, 93, 4968.
99. Soderholm, L. Personal communication, 2005.