플루토늄 화합물

Plutonium compounds
Five fluids in glass test tubes: violet, Pu(III); dark brown, Pu(IV)HClO4; light purple, Pu(V); light brown, Pu(VI); dark green, Pu(VII)
용액 내 플루토늄의 다양한 산화 상태

플루토늄 화합물은 플루토늄(Pu) 원소를 포함하는 화합물입니다.실온에서 순수 플루토늄은 은빛이지만 [1]산화되면 변색됩니다.이 원소는 수용액에서 네 가지 일반적인 이온 산화 상태와 한 가지 희귀한 [2]상태를 나타냅니다.

  • Pu(III), as3+ Pu(블루 라벤더)
  • Pu(IV), as4+ Pu(옐로우 브라운)
  • Pu(V), as+
    2     PuO(라이트 핑크)[note 1]
  • Pu(VI), as2+
    2     PuO(핑크 오렌지)
  • Pu(VII)는3−
    5 PuO(녹색)와 마찬가지로 7가 이온이 희박합니다.

플루토늄 용액에 표시되는 색상은 산화 상태와 산 [4]음이온의 특성에 따라 달라집니다.플루토늄 종의 복잡한 정도(원자가 중심 원자와 연결되는 방식)에 영향을 미치는 것은 산성 음이온입니다.또한 플루토늄의 공식 +2 산화 상태는 복합체 [K(2.2.2-크립탄)] [PuCpII″], Cp″3 = CH53(SiMe3)2[5]로 알려져 있습니다.

휘발성 사산화물 [6]PuO에서도
4 +8 산화 상태가 가능합니다.PuO는
4 FeO와
4 유사한 환원 메커니즘을 통해 쉽게 분해되지만, 알칼리 용액 및 [7][6]클로로포름에서 안정화될 수 있습니다.

금속 플루토늄은 1200°[8]C에서 사불화 플루토늄을 바륨, 칼슘 또는 리튬과 반응시켜 생산됩니다.금속 플루토늄은 산, 산소 및 증기의 공격을 받지만 알칼리의 공격을 받지 않으며 농축된 염산,[9] 아이오딘산 및 과염소산에 쉽게 용해됩니다.용해된 금속은 [9]공기와의 반응을 방지하기 위해 진공 또는 불활성 분위기에 보관해야 합니다.135°C에서 금속은 공기 중에서 점화되며 [10]사염화탄소에 넣으면 폭발합니다.

Black block of Pu with red spots on top and yellow powder around it
플루토늄 발열성은 특정 조건에서 빛나는 불씨처럼 보이게 할 수 있습니다.
Glass vial of brownish-white snow-like precipitation of plutonium hydroxide
순수 수산화 플루토늄 20 마이크로그램

플루토늄은 반응성 금속입니다.습한 공기 또는 습한 아르곤에서는 금속이 빠르게 산화되어 산화물과 [11]수소화물의 혼합물이 생성합니다.금속이 제한된 양의 수증기에 충분히 오래 노출되면 PuO의2 분말 형태의 표면 코팅이 [11]형성됩니다.또한 플루토늄 수소화물이 형성되지만 과도한 수증기는 [9]PuO만2 형성합니다.

플루토늄은 플루토늄 [12]하이드라이드를 형성하면서 순수한 수소와 엄청난 가역 반응 속도를 보여줍니다.또한 산소와 쉽게 반응하여 PuO 및 PuO와2 중간 산화물을 형성합니다. 플루토늄 산화물은 플루토늄 금속보다 40% 더 많은 부피를 차지합니다.금속은 할로젠과 반응하여 일반식3 PuX를 가지며, 여기서 X는 F, Cl, Br I 및 PuF도4 볼 수 있습니다.PuOCl, PuOBr 및 PuOI와 같은 옥시할라이드가 관찰됩니다.그것은 탄소와 반응하여 PuC를 형성하고 질소는 PuN을 형성하며 실리콘은 [2][10]PuSi를 형성합니다2.

플루토늄 화합물의 유기 금속 화학은 오르가노악티니드 종의 전형적인 화학입니다; 유기 플루토늄 화합물의 특징적인 예는 [13][14]플루토노세입니다.계산 화학 방법은 플루토늄-리간드 [12][14]결합에서 향상된 공유 특성을 나타냅니다.

플루토늄, 플루토늄 하이드라이드 및 PuO와 같은23 특정 산화물의 분말은 발열성이며, 이는 주변 온도에서 자발적으로 점화될 수 있으므로 질소 또는 아르곤의 불활성이고 건조한 분위기에서 처리된다는 것을 의미합니다.벌크 플루토늄은 400°C 이상에서 가열될 때만 점화됩니다.PuO는23 자발적으로 가열되어 PuO로2 변하는데, 이는 건조한 공기에서는 안정적이지만 [15]가열되면 수증기와 반응합니다.

플루토늄을 담는 데 사용되는 도가니는 강하게 감소하는 특성을 견딜 수 있어야 합니다.탄탈륨 및 텅스텐과 같은 내화금속과 보다 안정적인 산화물, 붕화물, 탄화물, 질화물 및 규화물은 이를 견딜 수 있습니다.전기 아크로 용해로를 사용하면 도가니 [9]없이도 금속의 작은 잉곳을 생성할 수 있습니다.

세륨은 격납, 추출 및 기타 [16]기술 개발을 위한 플루토늄의 화학적 시뮬레이션으로 사용됩니다.

참고 항목

메모들

  1. ^ PuO+
    2     이온은 용액에서 불안정하고 Pu와 PuO로2+
    2 불균형하게4+ 됩니다. 그러면 Pu는4+ 남은 PuO를+
    2 PuO로2+
    2 산화시켜 Pu로 환원됩니다3+.    따라서, PuO의+
    2 수용액은 시간이 지남에 따라 Pu와2+
    2 PuO의3+ 혼합물로 향하는 경향이 있습니다.    UO도+
    2 같은 [3]이유로 불안정합니다.

레퍼런스

  1. ^ Heiserman, David L. (1992). "Element 94: Plutonium". Exploring Chemical Elements and their Compounds. New York (NY): TAB Books. pp. 339. ISBN 0-8306-3018-X.
  2. ^ a b Lide, David R., ed. (2006). Handbook of Chemistry and Physics (87th ed.). Boca Raton: CRC Press, Taylor & Francis Group. pp. 4–27. ISBN 0-8493-0487-3.
  3. ^ Crooks, William J. (2002). "Nuclear Criticality Safety Engineering Training Module 10 – Criticality Safety in Material Processing Operations, Part 1" (PDF). Archived from the original (PDF) on March 20, 2006. Retrieved February 15, 2006.
  4. ^ Matlack, George (2002). A Plutonium Primer: An Introduction to Plutonium Chemistry and its Radioactivity. Los Alamos National Laboratory. LA-UR-02-6594.
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  6. ^ a b Zaitsevskii, Andréi; Mosyagin, Nikolai S.; Titov, Anatoly V.; Kiselev, Yuri M. (21 July 2013). "Relativistic density functional theory modeling of plutonium and americium higher oxide molecules". The Journal of Chemical Physics. 139 (3): 034307. Bibcode:2013JChPh.139c4307Z. doi:10.1063/1.4813284. PMID 23883027.
  7. ^ Kiselev, Yu. M.; Nikonov, M. V.; Dolzhenko, V. D.; Ermilov, A. Yu.; Tananaev, I. G.; Myasoedov, B. F. (17 January 2014). "On existence and properties of plutonium(VIII) derivatives". Radiochimica Acta. 102 (3): 227–237. doi:10.1515/ract-2014-2146. S2CID 100915090.
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  10. ^ a b Emsley, John (2001). "Plutonium". Nature's Building Blocks: An A–Z Guide to the Elements. Oxford (UK): Oxford University Press. pp. 324–329. ISBN 0-19-850340-7.
  11. ^ a b "Plutonium, Radioactive". Wireless Information System for Emergency Responders (WISER). Bethesda (MD): U.S. National Library of Medicine, National Institutes of Health. Archived from the original on August 22, 2011. Retrieved November 23, 2008. (공용 도메인 텍스트)
  12. ^ a b Hecker, Siegfried S. (2000). "Plutonium and its alloys: from atoms to microstructure" (PDF). Los Alamos Science. 26: 290–335. Archived (PDF) from the original on February 24, 2009. Retrieved February 15, 2009.
  13. ^ Greenwood, N. N.; Earnshaw, A. (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Oxford (UK): Butterworth-Heinemann. p. 1259. ISBN 0-7506-3365-4.
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  15. ^ "Primer on Spontaneous Heating and Pyrophoricity – Pyrophoric Metals – Plutonium". Washington (DC): U.S. Department of Energy, Office of Nuclear Safety, Quality Assurance and Environment. 1994. Archived from the original on April 28, 2007.
  16. ^ Crooks, W. J.; et al. (2002). "Low Temperature Reaction of ReillexTM HPQ and Nitric Acid". Solvent Extraction and Ion Exchange. 20 (4–5): 543–559. doi:10.1081/SEI-120014371. S2CID 95081082. Archived from the original on June 14, 2011. Retrieved January 24, 2010.