Реферат: Химия актиноидов (актинидов)

4

(2)

3

(4)

5?

(2)

3

4?

2

3

1?

2

3

2

3

3

В скобках указаны неустойчивые степени окисления; степени окисления, существование которых достоверно не установлено, отмечены знаком вопроса.

За исключением тория и протактиния, все актинидные элементы существуют в водных растворах в трехвалентном состоянии, хотя оно не является предпочтительным или наиболее устойчивым окислительным состоянием в обычных условиях для элементов до америция. Устойчивое четырёхвалентное состояние наблюдается у элементов от тория до плутония и у берклия. Пятивалентное состояние надежно установлено для элементов от протактиния до америция, а шестивалентное от урана до америция. Четырехвалентное состояние кюрия ограничено несколькими твердыми соединениями, практически CmO₂ и CmF₄ ,и представлено в устойчивых комплексных ионах. Четырёхвалентное состояние калифорния ограничено твердыми соединениями CfO₂ ,

CfF₄ . Двухвалентное состояние во второй половине ряда появляется у калифорния и становится все более устойчивым по мере продвижения к нобелию. Двухвалентные менделевий и нобелий наблюдались в водных растворах, а для нобелия это оказалось наиболее устойчивым состоянием. Двухвалентный америций встречался только в твердых соединениях. Образование четырехвалентного берклия, возможно, связано с повышенной устойчивостью наполовину заполненной 5f-оболочки (5f ⁷ ) ,а двухвалентное состояние нобелия отражает устойчивость полностью укомплектованной 5f-оболочки (5f ¹⁴ ).Необходимы большие усилия, чтобы все элементы от плутония до нобелия были получены в двухвалентном состоянии, и для того, чтобы утверждать, что двухвалентное состояние является устойчивым для элементов от фермия до нобелия. Однако подтверждений этому не имеется. Менделевий зарегистрирован в одновалентном состоянии, но доказательства существования моновалентных ионов актинидов сомнительны.

5.ТИПЫ ИОНОВ.

Ионы актинидов в различных степенях окисления имеют по существу различные структуры. В водных растворах при pH < 3 существуют четыре типа катионов актинидов. Ионы вида М³⁺ или М⁴⁺ ,аналогично катионам с высоким зарядом, проявляют большую склонность к сольватации, гидролизу и полимеризации. Для актинидных элементов в высших степенях окисления эффективный заряд простого иона уменьшается за счет образования оксигенированных форм общего вида МО₂ ⁺ и МО₂ ²⁺ .Актинильные ионы МО₂ ⁺ и МО₂ ²⁺ в высшей степени устойчивы и в таком виде принимают участие в огромном количестве реакций.

6.ИСТОЧНИКИ.

Нахождение в природе.

Элементы от актиния до плутония встречаются в природе. Нептуний (²³⁷ Np , ²³⁹ Np) и плутоний (²³⁹ Pu) присутствуют в природе в незначительных количествах как результат нейтронных реакций в урановых рудах. Долгоживущий ²⁴⁴ Pu обнаружен в редкоземельном минерале бастнезите в количестве 1 часть на 10¹⁸ и, первичного происхождения. Только элементы торий, протактиний и уран присутствуют в природных объектах в количествах, позволяющих их извлечение. Более важно, что содержание тория и урана в некоторых минеральных образованиях настолько высоко, что позволяет добывать их путем обычных горных разработок. Наиболее богатые месторождения урана обнаружены в Северном Саскачеване в Канаде. Ведущими производителями урановой руды, для которых имеются статистические данные, являются Канада, Южная Африка, Австралия и Намибия. Выделение тория и урана из этих руд практиковалось за много лет до открытия трансурановых элементов, и существуют технологии для их выделения из различных руд.

Нейтронное облучение.

Актиний и протактиний являются продуктами распада естественного изотопа ²³⁵ U и присутствуют в урановых минералах в таких низких концентрациях, что их выделение из природных образцов является весьма сложной и неблагодарной задачей. Для сравнения, имеется относительно простой метод получения актиния, протактиния и большинства отсутствующих в природе трансурановых элементов путём нейтронного облучения в ядерном реакторе элементов с меньшим атомным номером. Так, актиний может быть получен в мультиграмовых количествах путём взаимодействия радия с нейтронами, получающимися в высокопоточном ядерном реакторе:

²²⁶ Ra+n=²²⁷ Ra+g

²²⁷ Ra = ²²⁷ Ac + b

Образовавшийся актиний может быть отделен от материнского радия экстракционным или ионообменным методом, и граммовые количества актиния были получены таким способом. Это совсем не легкая задача, принимая во внимание образование высокорадиоактивных веществ. Но предпочтительнее, чем выделение из природных источников.