Оксид нептуния (IV) - Neptunium(IV) oxide

Оксид нептуния (IV)
Np4 +: __ O2−: __
Имена
Название ИЮПАК
Оксид нептуния (IV)
Другие имена
Оксид нептуния, диоксид нептуния
Идентификаторы
ECHA InfoCard100.031.651 Отредактируйте это в Викиданных
Характеристики
Нпо2
Молярная масса269 ​​г / моль
ВнешностьЗеленый кубический кристаллы
Плотность11,1 г / см3
Температура плавления 2800 ° С; 5070 ° F; 3070 К[1]
Структура
кубическая кристаллическая система, cF12
FM3м, # 225
Np, 8, куб.
О, 4, четырехгранный
Термохимия
19.19 ± 0.1 кал ·моль−1 ·K−1
(80,3 ± 0,4 Дж · моль−1· K−1)[2]
−256.7 ± 0.6 ккал · моль−1
(−1074 ± 3 кДж · моль−1 )[3]
Родственные соединения
Другой анионы
Хлорид нептуния (III)
Нептуний (IV) хлорид
Другой катионы
Оксид урана (VI)
Оксид плутония (IV)
Оксид прометия (III)
Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
☒N проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Оксид нептуния (IV), или же диоксид нептуния, это радиоактивный, оливково-зеленый[4] кубический[5] кристаллическое твердое вещество с формулой NpO2. Это обычный продукт деления плутония, который испускает как α-, так и γ-частицы.[3]

Производство

В промышленности диоксид нептуния образуется из осадки оксалата нептуния (IV) из исходного раствора нептуния с щавелевой кислотой, с последующим прокаливание к диоксиду нептуния. Исходный раствор нептуния (который включает различные степени окисления нептуния) является уменьшенный в раствор преимущественно нептуния (IV) через аскорбиновую кислоту перед добавлением щавелевой кислоты. В исходный раствор нептуния сначала добавляют ингибитор гидразина, чтобы защитить нептуний и аскорбиновую кислоту от разложения.[6]

Экстраполированный и сбалансированный из "Производство диоксида нептуния" Дж. А. Портера.[6]

Np4+ + Np5+ + Np6+ + HNO3 + C6ЧАС8О6 → 3 Нп4+ + C6ЧАС6О6 + H2 + HNO3

Np4+ + C2О4ЧАС2 → Np (C2О4) • 6H2O + 2H−

Np (C2О4) • 6H2O + Δ → Np (C2О4)

Np (C2О4) + Δ → NpO2 + 2CO2

Диоксид нептуния также может эффективно образовываться из осаждения пероксида нептуния (IV), но восстановление оксалата оказалось более эффективным в промышленном отношении.[6]

Очищение

Как побочный продукт ядерных отходов, диоксид нептуния можно очистить с помощью фторирование с последующим восстановлением избытком кальция в присутствии йода.[3] Однако вышеупомянутый синтез дает довольно чистое твердое вещество с менее чем 0,3% масс. Примесей. Как правило, дополнительная очистка не требуется.[6]

Другие свойства

Диоксид нептуния способствует α-распаду 241Am, уменьшая свое обычное период полураспада непроверенная, но заметная сумма.[7] Соединение имеет низкий удельная теплоемкость (900 К по сравнению с диоксид урана удельная теплоемкость 1400 К), аномалия, предположительно вызванная числом электронов 5f.[8] Еще одна уникальная особенность диоксида нептуния - его «загадочная низкотемпературная упорядоченная фаза». Упомянутое выше, это указывает на аномальный уровень порядка для комплекса диоксида актинита при низкой температуре.[9] Дальнейшее обсуждение таких тем может указать на полезные физические тенденции в актинидах.

Использует

Комплекс диоксида нептуния используется как средство стабилизации и уменьшения «долгосрочной нагрузки на окружающую среду»[10] нептуния как побочного продукта ядерного деления. Ядерные отходы, содержащие актиниды, обычно обрабатываются таким образом, чтобы различные AnO2 (где An = U, Np, Pu, Am и т. д.) образуются комплексы. В диоксиде нептуния нептуний имеет пониженную радиотоксичность по сравнению с чистым металлическим нептунием и, таким образом, более желателен для хранения и утилизации. Было также показано, что диоксид нептуния способствует увеличению скорости распада радиоактивных металлов, применение которого в настоящее время изучается.[10]

Диоксид нептуния также используется экспериментально для исследований в области ядерной химии и физики, и предполагается, что диоксид нептуния может быть использован для создания эффективного ядерного оружия. В ядерных реакторах диоксид нептуния также может использоваться в качестве металла-мишени для бомбардировки плутонием.[10]

Кроме того, Сиракава Тосихиса владеет патентом на ракету, работающую на диоксиде нептуния. © 2007,[11] но имеется мало информации об исследованиях и производстве, связанных с таким продуктом.

Рекомендации

  1. ^ Böhler, R .; М. Дж. Велланд; Ф. Де Брюйкер; К. Боборидис; А. Янссен; Р. Элоирди; Р. Дж. М. Конингс; Д. Манара (2012). «Возвращаясь к температуре плавления NpO2 и проблемам, связанным с измерениями высокотемпературных соединений актинидов». Журнал прикладной физики. Американский институт физики. 111 (11): 113501. Bibcode:2012JAP ... 111k3501B. Дои:10.1063/1.4721655.
  2. ^ Вестрам младший, Эдгар Ф .; Дж. Б. Хэтчер; Даррелл В. Осборн (март 1953 г.). «Энтропия и низкотемпературная теплоемкость диоксида нептуния». Журнал химической физики. 21 (3): 419. Bibcode:1953ЖЧФ..21..419Вт. Дои:10.1063/1.1698923.
  3. ^ а б c Huber Jr, Elmer J .; Чарльз Э. Холли-младший (октябрь 1968 г.). «Энтальпия образования диоксида нептуния». Журнал химических и технических данных. 13 (4): 545–546. Дои:10.1021 / je60039a029.
  4. ^ Патнаик, Прадёт (2003). Справочник неорганических химических соединений. McGraw-Hill Professional. п. 271. ISBN  0-07-049439-8.
  5. ^ Лиде, Д. Р. (1998). Справочник по химии и физике 87-е изд.. CRC Press. п. 471. ISBN  0-8493-0594-2.
  6. ^ а б c d Портер, Дж. А. (1964). «Производство диоксида нептуния». Проектирование и разработка промышленных и инженерных химических процессов. 4 (3): 289–292. Дои:10.1021 / i260012a001.
  7. ^ Колле, Ж.-Й. (2011). «Исследование равновесия (твердое тело + газ) диоксида нептуния». Журнал химической термодинамики. 43 (3): 492–498. Дои:10.1016 / j.jct.2010.10.027.
  8. ^ Serizawa, H .; Arai, Y .; Накадзима, К. (2001). «Оценка теплоемкости нпо.2". Журнал химической термодинамики. 33 (6): 615–628. Дои:10.1006 / jcht.2000.0775.
  9. ^ Хотта, Т. (2009). «Микроскопический анализ мультипольной восприимчивости диоксидов актинидов: сценарий мультипольного упорядочения в AmO2". Физический обзор B. 80 (2): 024408–1–024408–7. arXiv:0906.3607. Bibcode:2009PhRvB..80b4408H. Дои:10.1103 / PhysRevB.80.024408.
  10. ^ а б c Колле, Ж.-Й. (2011). «Исследование равновесия (твердое тело + газ) диоксида нептуния». Журнал химической термодинамики. 43 (3): 492–498. Дои:10.1016 / j.jct.2012.10.027.
  11. ^ Тошихиса, Сиракава. «Библиографические данные: JP2007040768 (A) - 2007-02-15». Espacenet, патентный поиск. Получено 11 апреля 2012.