Оксид нептуния(IV)
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид нептуния(IV) | |
| Другие имена Оксид нептуния, диоксид нептуния | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.031.651 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| Характеристики | |
| Нпо 2 | |
| Молярная масса | 269 g/mol |
| Появление | Зеленые кубические кристаллы |
| Плотность | 11,1 г/см 3 |
| Температура плавления | 2800 °С; 5070 ° F; 3070 К [1] |
| Структура [2] | |
| Флюрит (кубический), cF12 | |
| Фм 3 м, #225 | |
а = 17:43,4 | |
Формульные единицы ( Z ) | 4 |
| Термохимия | |
Стандартный моляр энтропия ( S ⦵ 298 ) | ± 0,1 кал моль 19,19 −1 · К −1 (80,3 ± 0,4 Дж·моль −1 ·К −1 ) [3] |
Стандартная энтальпия образование (Δ f H ⦵ 298 ) | −256,7 ± 0,6 ккал·моль −1 (-1074 ± 3 кДж·моль −1 ) [4] |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Хлорид нептуния(III) Хлорид нептуния(IV) |
Другие катионы | Оксид протактиния(IV) Оксид урана(IV) Оксид плутония(IV) Оксид америция(IV) |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Оксид нептуния(IV) , или диоксид нептуния , представляет собой радиоактивное вещество оливково-зеленого цвета. [5] кубический [6] кристаллическое твердое вещество формулы NpO 2 . Он излучает как α-, так и γ-частицы. [4]
Производство
[ редактировать ]В промышленности диоксид нептуния получают путем осаждения оксалата нептуния (IV) с последующим прокаливанием до диоксида нептуния. [7]
Производство начинается с подачи азотной кислоты , содержащей ионы нептуния в различных степенях окисления. Во-первых, добавляется ингибитор гидразина , чтобы замедлить любое окисление на воздухе. Затем аскорбиновая кислота восстанавливает исходный раствор преимущественно до нептуния(IV):
- 2нп 5+ + C 6 H 8 O 6 → 2Np 4+ + С 6 Н 6 О 6 + 2Н +
- Например 6+ + C 6 H 8 O 6 → Np 4+ + С 6 Н 6 О 6 + 2Н +
При добавлении щавелевой кислоты выпадает в осадок гидрат оксалата нептуния ...
- Например 4+ + 2H 2 C 2 O 4 + 6H 2 O → Np(C 2 O 4 ) 2 .6H 2 O(v) + 4H +
...который пиролизуется при нагревании: [7]
- Np(C 2 O 4 ) 2 · 6H 2 O Д
→ Например (C 2 O 4 ) 2 Д
→ NpO 2 + 2CO(г)
Диоксид нептуния также может образовываться в результате осаждения пероксида нептуния (IV) , но этот процесс гораздо более чувствителен. [7]
Очистка
[ редактировать ]Как побочный продукт ядерных реакторов деления, диоксид нептуния можно очистить путем фторирования с последующим восстановлением избытком кальция в присутствии йода. [4] менее 0,3% Однако вышеупомянутый синтез дает достаточно чистое твердое вещество с массовой долей примесей . Как правило, дальнейшая очистка не является необходимой. [7]
Другие объекты недвижимости
[ редактировать ]Диоксид нептуния способствует α-распаду 241 Я сокращаю свой обычный период полураспада на непроверенную, но ощутимую величину. [8] Соединение имеет низкую удельную теплоемкость (900 К по сравнению с урана , равной 1400 К). Предполагается, что эта аномалия связана с количеством 5f-электронов. удельной теплоемкостью диоксида [9] Еще одной уникальной особенностью диоксида нептуния является его «загадочная низкотемпературная упорядоченная фаза». Упомянутое выше, это указывает на аномальный уровень порядка комплекса диоксида актинита при низкой температуре. [10] Дальнейшее обсуждение таких тем могло бы указать на полезные физические тенденции актиноидов.
Использование
[ редактировать ]Комплекс диоксида нептуния используется как средство стабилизации и снижения «долгосрочной экологической нагрузки». [11] нептуния как побочного продукта ядерного деления. Отработанное ядерное топливо, содержащее актиноиды, обычно обрабатывают таким образом, чтобы образовывались различные комплексы AnO 2 (где An = U, Np, Pu, Am и т. д.). В диоксиде нептуния нептуний обладает пониженной радиотоксичностью по сравнению с элементарным нептунием и поэтому более желателен для хранения и утилизации.
Диоксид нептуния также используется экспериментально для исследований в области ядерной химии и физики, и предполагается, что его можно использовать для создания эффективного ядерного оружия. В ядерных реакторах диоксид нептуния также можно использовать в качестве мишени для бомбардировки плутонием. [11]
Кроме того, патент на ракету, работающую на диоксиде нептуния, принадлежит Сиракаве Тосихиса, [12] но имеется мало информации об исследованиях и производстве, связанных с таким продуктом.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бёлер, Р.; М. Дж. Велланд; Ф. Де Брюйкер; К. Боборидис; А. Янссен; Р. Элоирди; Р.Дж.М. Конингс; Д. Манара (2012). «Возврат к температуре плавления NpO2 и проблемам, связанным с измерениями высокотемпературных актинидных соединений» . Журнал прикладной физики . 111 (11). Американский институт физики: 113501–113501–8. Бибкод : 2012JAP...111k3501B . дои : 10.1063/1.4721655 .
- ^ Кристин Гено; Ален Шартье; Пол Фоссати; Лоран Ван Брюцель; Филипп Мартен (2020). «Термодинамические и теплофизические свойства оксидов актинидов». Комплексные ядерные материалы 2-е изд . 7 : 111–154. дои : 10.1016/B978-0-12-803581-8.11786-2 . ISBN 9780081028667 . S2CID 261051636 .
- ^ Веструм-младший, Эдгар Ф.; Дж. Б. Хэтчер; Даррелл В. Осборн (март 1953 г.). «Энтропия и низкотемпературная теплоемкость диоксида нептуния» . Журнал химической физики . 21 (3): 419. Бибкод : 1953JChPh..21..419W . дои : 10.1063/1.1698923 .
- ^ Jump up to: а б с Хубер-младший, Элмер Дж.; Чарльз Э. Холли-младший (октябрь 1968 г.). «Энтальпия образования диоксида нептуния». Журнал химических и инженерных данных . 13 (4): 545–546. дои : 10.1021/je60039a029 .
- ^ Патнаик, Прадьот (2003). Справочник неорганических химических соединений . МакГроу-Хилл Профессионал. п. 271. ИСБН 0-07-049439-8 .
- ^ Лиде, ДР (1998). Справочник по химии и физике 87 изд . ЦРК Пресс. п. 471. ИСБН 0-8493-0594-2 .
- ^ Jump up to: а б с д Портер, Дж. А. (1964). «Производство диоксида нептуния». Проектирование и разработка процессов промышленной и инженерной химии . 4 (3): 289–292. дои : 10.1021/i260012a001 . Уравнения, экстраполированные из словесного описания.
- ^ Колле, Ж.-Ю. (2011). «Исследование равновесия (твердое + газ) диоксида нептуния». Журнал химической термодинамики . 43 (3): 492–498. дои : 10.1016/j.jct.2010.10.027 .
- ^ Серидзава, Х.; Арай, Ю.; Накадзима, К. (2001). «Оценка теплоемкости NpO 2 ». Журнал химической термодинамики . 33 (6): 615–628. дои : 10.1006/jcht.2000.0775 .
- ^ Хотта, Т. (2009). «Микроскопический анализ мультипольной восприимчивости диоксидов актинидов: сценарий мультипольного упорядочения в AmO 2 ». Физический обзор B . 80 (2): 024408–1–024408–7. arXiv : 0906.3607 . Бибкод : 2009PhRvB..80b4408H . дои : 10.1103/PhysRevB.80.024408 . S2CID 119295656 .
- ^ Jump up to: а б Колле, Ж.-Ю. (2011). «Исследование равновесия (твердое + газ) диоксида нептуния». Журнал химической термодинамики . 43 (3): 492–498. дои : 10.1016/j.jct.2010.10.027 .
- ^ Тошихиса, Сиракава. «Библиографические данные: JP2007040768 (A) – 15 февраля 2007 г.» . Espacenet, патентный поиск . Проверено 11 апреля 2012 г.