DFT計算を用いた硝酸溶液中でのRu錯体の溶存状態の予測

Structure of ruthenium complex in nitric acid solution estimated using DFT calculation

加藤 茜* ; 金子 政志   ; 中島 覚*

Kato, Akane*; Kaneko, Masashi; Nakashima, Satoru*

高レベル放射性廃液中のルテニウム錯体種の予測に向けて、ニトロシルルテニウム錯体と硝酸イオンとの錯生成反応を密度汎関数法に基づいてシミュレーションした。ニトロシルルテニウム硝酸錯体の12種の構造異性体の熱力学的安定性を比較した結果、Ru-NO軸に対して硝酸イオンが平面位に配位した構造が安定であることが分かった。また、ギブズエネルギー解析により逐次錯生成反応をシミュレーションした結果、錯体と置換する配位子との会合エネルギーを補正することによって、実験値における錯体種の硝酸イオン濃度依存性を再現することに成功した。

Aiming to predict ruthenium spices in high-level radioactive liquid waste, we demonstrated to simulate the complexation reaction between nitrosylruthenium and nitrate ions. When comparing the thermodynamic stability of the twelve geometrical isomers of the nitrosylruthenium nitrate complexes, the complexes with nitrate ions at the equatrial position toward the Ru-NO axis were confirmed to be the most stable isomers. Moreover, the Gibbs free energies analysis of the stepwise complexation reactions indicated that the Gibbs energy difference was improved the dependency of the fraction of the ruthenium species on the nitrate ions concentration by considering the association energy between the complex and the substituting ligands.