新型键是第一个打破锕系元素收缩趋势的键

镤，铀，镎而且钚正以新的相互作用打破趋势:头向一侧的δ键和侧向一侧的φ键。化学家们发现，这些键是锕系金属环不遵循收缩趋势的部分原因——重元素中金属配体键长度的减少。

元素的原子半径的大小在每一组下增加，在每一周期内减小。后者是增加核电荷的结果，而增加的屏蔽-电子之间的静电排斥只抵消了部分。然而，镧系元素和锕系元素比预期的要小，因为它们的f轨道屏蔽性能特别差。因此，镧系元素后面的过渡金属与它们上面的元素的半径几乎完全相同。

来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的一组科学家现在在锕系金属环中发现了两种新型的键，这是第一个挑战这一趋势的键。它们是δ键和φ键的不同版本，是金属已占据的四瓣d轨道或六瓣f轨道与未占据配体轨道之间的共价相互作用。

虽然非常罕见，δ和φ键之前也有报道，但仅在金属与配体不在同一平面的配合物中。在这里，金属和配体的轨道分别采用头对头和边对头的几何形状。

然而，在质子、铀、镎和钚的金属环丙烯和金属环丙烯配合物中，配体与金属在同一平面上。洛斯阿拉莫斯的研究人员在计算研究中表明，轨道形成了头对头的δ键和侧对侧的φ键——这是5f元素特有的一种新型反键。

加上更常见的σ和π相互作用，δ和φ键抵消了锕系元素收缩的影响。研究人员的计算预测了碳-锕系元素键长度沿序列的增加。这种增加在超铀元素中尤其明显，但仅仅是因为钍迄今为止，人们已经合成了铀化合物，但这一趋势从未被研究过。

化学家们认为他们的发现可能会对核分离化学产生影响。以非常规δ键和φ键为目标，有助于锕系元素与镧系元素的分离。