액티니드 화학

Actinide chemistry
플루토늄은 초우라늄 방사성 화학 원소이며 악티니드 금속이다.

악티노이드 화학(또는 악티노이드 화학)은 악티니드의 과정과 분자 시스템을 연구하는 핵 화학의 주요 분야 중 하나이다.악티니드는 3족 원소 악티늄에서 이름을 따왔다.비공식 화학 기호 An은 악티니드 화학의 일반적인 논의에서 악티니드를 지칭하기 위해 사용된다.하나의 악티니드를 제외한 모든 것은 f-블록 원소로 5f 전자껍질의 충전에 대응하며, 일반적으로 d-블록 원소인 로렌슘도 악티니드로 간주된다.대부분 f-블록 원소인 란타니드와 비교했을 때 악티니드는 훨씬 더 가변적인 원가를 보인다.악티늄 계열은 원자 번호가 89에서 103 사이인 15개의 금속 [1][2][3][4]화학 원소를 포함하고 있으며 악티늄에서 로렌슘까지입니다.

주요 지점

유기악티니드 화학

주요 기사:유기 금속 화학

유기 전이 금속 화학의 비교적 이른 개화(1955년부터 현재까지)와 대조적으로, 액티니드 유기 금속 화학의 상응하는 발전은 주로 지난 15년 동안 이루어졌다.이 기간 동안, 5f 유기 금속 과학이 꽃을 피웠고, 이제 악티니드가 풍부하고, 복잡하고, 매우 유익한 유기 금속 화학을 가지고 있다는 것이 명백합니다.d-블록 요소와의 흥미로운 유사성과 뚜렷한 차이가 나타났다.악티니드는 유기 활성기를 배위하거나 공유 [5]결합에 의해 탄소에 결합할 수 있다.

악티니드의 열역학

악티니드 원소와 그 화합물에 대한 정확한 열역학적 양을 얻을 필요는 과학자와 엔지니어들로 구성된 전담 팀이 군사 목적을 위해 핵 에너지를 이용하는 프로그램을 시작했을 때 맨하탄 프로젝트의 시작에 인식되었다.제2차 세계 대전 이후, 근본적인 목적과 응용 목적 모두 악티니드 [6]열역학에 대한 많은 추가 연구에 동기를 부여했습니다.

악티니드의 나노기술과 초분자 화학

나노기술에서 란타니드의 독특한 성질을 사용할 수 있는 가능성이 입증되었다.프탈로시아닌, 포르피린, 나프탈로시아닌 및 그 유사체와 용액 및 응축 상태에서 란타니드 화합물의 선형 및 비선형 광학 성질의 기원과 그 기초에 기초한 새로운 물질의 획득 전망에 대해 논의한다.란타니드 및 그 화합물의 전자구조 및 특성, 즉 광학 및 자기특성, 전자 및 이온전도율 및 변동가자에 기초하여 분자엔진을 분류한다.고속기억엔진 또는 메모리기억엔진, Ln(II) 및 Ln(III)에 기초한 광변환분자엔진, 규산염 및 인산염안경을 이용한 전기화학분자엔진, 절연체(반도체, 반도체, 금속) 및 초전도체 타입의 상전이를 이용한 분자엔진이온, 고체 전해질 분자 엔진, 의료 분석을 위한 소형 분자 엔진이 구별됩니다.LnMxy 조성의 열역학적으로 안정된 나노입자는 M = Mn, Tc, [7]Re 이후에 배열된 두 번째 절반의 d개의 원소에 의해 형성될 수 있다.

악티니드의 생물학적 및 환경적 화학

일반적으로, 고화성 이산화우라늄과 혼합산화물(MOX) 연료와 같은 섭취된 불용성 액티니드 화합물은 녹지 않고 몸에 흡수되지 않기 때문에 거의 영향을 미치지 않고 소화기관을 통과하게 된다.그러나 흡입된 액티니드 화합물은 폐에 남아 폐 조직에 방사선을 조사하기 때문에 더 해로울 것이다.섭취된 저연소 산화물과 질산염과 같은 용해성 염은 혈류로 흡수될 수 있습니다.만약 그들이 흡입된다면 고체가 용해되어 폐에서 빠져나갈 수 있다.따라서 용해 형태의 폐에 대한 선량은 더 낮을 것이다.

라돈과 라듐은 악티니드가 아니다. 라돈과 라듐은 모두 우라늄의 붕괴로 인한 방사성 물질이다.그들의 생물학과 환경 행동의 측면은 환경의 라듐에서 논의된다.

모나자이트, 희토류 및 인산토륨 광물은 세계 토륨의 주요 공급원이다.

인도에서는 특히 타밀나두 해안 지역에서 서부 및 동부 해안 사구의 사포 퇴적물에서 다량의 토륨 광석이 모나자이트 형태로 발견됩니다.이 지역 주민들은 자연발생 방사선량에 전세계 [8]평균보다 10배 높은 피폭을 받고 있다.

토륨은 간암과 관련이 있다.과거에는 의료용 X선 촬영용 조영제로 토리아(이산화토륨)가 사용되었지만 현재는 사용이 중단되었습니다.그것은 Thorotrast라는 이름으로 팔렸다.

우라늄은 비소나 몰리브덴만큼 풍부하다.인산염 암석 퇴적물, 갈탄광, 우라늄이 풍부한 광석의 모나자이트 모래와 같은 일부 물질에서 상당한 농도의 우라늄이 발생한다(이러한 광원에서 상업적으로 회수된다).바닷물에는 우라늄(VI)이 용해성 탄산염 복합체를 형성하기 때문에 무게 기준으로[9] 약 10억분의 3의 우라늄이 함유되어 있다.바닷물에서 우라늄을 추출하는 것은 원소를 얻는 수단으로 여겨져 왔다.우라늄의 비방사능이 매우 낮기 때문에 생물에 대한 우라늄의 화학적 영향은 종종 우라늄의 방사능의 영향보다 클 수 있다.

플루토늄은 다른 악티니드와 마찬가지로 쉽게 이산화플루토늄(PuO2) 핵을 형성한다.환경에서 이 플루토닐 코어는 탄산염뿐만 아니라 다른 산소 부분(OH−, NO−
2, NO−
3, SO2−
4)과 쉽게 복합되어 토양에 대한 친화력이 낮은 하전 복합체를 형성한다.

핵반응

주요 기사:핵반응

핵분열의 초기 증거는 중성자 조사 139우라늄에서 분리된 단수명 바륨의 방사성 동위원소 형성이었다(Ba는 반감기가 83분, Ba는 반감기가 12.8일인 우라늄의 주요 핵분열 산물이다).당시에는 라듐의 분리를 돕기 위해 황산바륨 운반체 침전물을 사용하는 것이 표준 방사화학적 관례였기 때문에 새로운 라듐 동위원소라고 생각되었다.

퓨렉스

주요 기사: PUREX

PUREX 프로세스는 사용후 핵연료를 재처리하는 데 사용되는 액체-액체 추출 이온 교환 방법으로, 주로 다른 성분에서 우라늄과 플루토늄을 서로 독립적으로 추출한다.현재 선택되는 방법은 인산 트리부틸/탄화수소 혼합물을 사용하여 질산에서 우라늄과 플루토늄을 모두 추출하는 PUREX 액체 추출 과정을 사용하는 것입니다.이 추출은 질산염이며 용해 메커니즘으로 분류됩니다.예를 들어 질산염 매질 중 추출제(S)에 의한 플루토늄 추출은 다음과 같은 반응에 의해 이루어진다.

Pu4+
(aq) + 4 NO−
3(aq) + 2 S(organic) → [Pu(NO
3)
4 S
2](organic)

금속 양이온, 질산염 및 인산트리부틸 사이에 착체결합을 형성하고, 2개의 질산염과 2개의 트리에틸인산염으로 이루어진 다이옥소라늄(VI) 착체의 모델화합물을 X선 [10]결정학으로 특징짓는다.용해 단계 후에는 미세한 불용성 고형물을 제거하는 것이 일반적입니다. 그렇지 않으면 액체-액체 계면을 변경함으로써 용매 추출 과정을 방해하기 때문입니다.미세한 고체의 존재는 에멀젼을 안정시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.유화액은 용제 추출 커뮤니티에서 종종 세 번째 단계라고 합니다.

UO(NO3)·22로서2 우라늄을 추출하기 위해 등유 등의 탄화수소 용매 중 30%의 인산트리부틸(TBP)로 이루어진 유기용매를 사용한다.다른 핵분열 생성물로부터 나온 TBP 복합체, 그리고 유사한 복합체로서의 플루토늄, 수성 단계에 머물러 있는 다른 핵분열 생성물들.초우라늄 원소인 아메리슘과 퀴륨도 수성에 머물러 있다.유기 가용성 우라늄 복합체의 성질은 일부 연구의 주제가 되어 왔다.우라늄과 질산염, 트릴알킬인산염 및 포스핀산화물의 일련의 복합체가 [10]특징지어지고 있다.

플루토늄은 등유 용액을 황산철 수용액으로 처리해 선택적으로 플루토늄을 +3 산화 상태로 환원하는 방식으로 우라늄에서 분리된다.플루토늄은 수성으로 들어간다.우라늄은 ca.2 mol−3 [11]dm의 농도로 질산으로 역추출하여 등유 용액에서 제거된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Gray, Theodore (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. New York: Black Dog & Leventhal Publishers. p. 240. ISBN 978-1-57912-814-2.
  2. ^ Actinide 요소, Encyclopédia Britanica 온라인
  3. ^ 비록 "악티노이드"가 "악티늄 유사"를 의미하므로 악티늄을 제외해야 하지만, 그 원소는 보통 시리즈에 포함된다.
  4. ^ Connelly, Neil G.; et al. (2005). "Elements". Nomenclature of Inorganic Chemistry. London: Royal Society of Chemistry. p. 52. ISBN 0-85404-438-8.
  5. ^ Sonnenberger, D. C.; Morss, L. R.; Marks, T. J. (1985). "Organo f-element thermochemistry. Thorium-ligand bond disruption enthalpies in tricyclopentadienylthorium hydrocarbyls". Organometallics. 4 (2): 352–355. doi:10.1021/om00121a028.
  6. ^ Cordfunke, E (2001). "The enthalpies of formation of lanthanide compounds I. LnCl3(cr), LnBr3(cr) and LnI3(cr)". Thermochimica Acta. 375 (1–2): 17–50. doi:10.1016/S0040-6031(01)00509-3. ISSN 0040-6031.
  7. ^ Tsivadze, A. Yu.; Ionova, G. V.; Mikhalko, V. K. (2010). "Nanochemistry and supramolecular chemistry of actinides and lanthanides: Problems and prospects". Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 46 (2): 149–169. doi:10.1134/S2070205110020012. ISSN 2070-2051.
  8. ^ "Compendium Of Policy And Statutory Provisions Relating To Exploitation Of Beach Sand Minerals". Government Of India. Archived from the original on 2008-12-04. Retrieved 2008-12-19.
  9. ^ "Uranium: the essentials". WebElements. Retrieved 2008-12-19.
  10. ^ a b Burns, J. H. (1983). "Solvent-extraction complexes of the uranyl ion. 2. Crystal and molecular structures of catena-bis(μ-di-n-butyl phosphato-O,O′)dioxouranium(VI) and bis(μ-di-n-butyl phosphato-O,O′)bis[(nitrato)(tri-n-butylphosphine oxide)dioxouranium(VI)]". Inorg. Chem. 22 (8): 1174. doi:10.1021/ic00150a006.
  11. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 1261. ISBN 978-0-08-037941-8.