Химия актинидных элементов, в особенности тория, урана и плутония, играет огромную роль при получении ядерной энергии; химические свойства этой группы элементов тщательно учитываются при разработке ядерной технологии. Добавление к периодической системе синтетических трансурановых элементов имеет большое значение для современной неорганической химии.
Цель настоящего труда — представить исчерпывающие и унифицированные сведения по химии актинидных элементов как для технологов, так и для специалистов по неорганической и физической химии. Значительные усилия направлены нами на то, чтобы суммировать обширный опубликованный материал и полнее изложить современные взгляды на электронные структуры актинидных элементов. Таким образом, можно надеяться, что настоящий труд будет служить введением в химию тяжелых элементов и удобным справочником для специалистов.
Существующая литература, критически обработанная, использовалась нами по возможности полно, хотя попыток представить весь перечень предшествовавших исследований мы не предпринимали, однако старались привести наиболее важные литературные ссылки по 1956 г. включительно. Можно надеяться, что этот труд При последующих изданиях будет сохранен на уровне, соответствующем развитию этой отрасли знаний.
Наша задача как авторов значительно облегчалась благодаря сотрудничеству с нашими коллегами. Неопубликованные данные, касающиеся спектроскопии актинидных элементов, были предоставлены д-ром Мак-Нолли мл. и д-ром Фредом. Последний приготовил спектроскопические диаграммы различных уровней и совместно с м-ром Конвей оказал помощь при подготовке рукописи. Д-р Томпсон предоставил нам неопубликованные материалы по транскюриевым элементам. Д-р Груен дал материал для раздела, посвященного магнитным свойствам актинидных элементов, и критически прочитал всю вторую главу. Д-р Хукстра предоставил материал по солям урана и дал квалифицированные советы по другим вопросам, касающимся химии урана. М-р Эйкс составил таблицу 11.11 по термохимии актинидных элементов и их соединений, которая была внимательно просмотрена д-ром Уеструмом
мл также предоставившим для этого некоторые данные. Д-р Сте-Аенс мл составил Приложение II, д-р Стромингер любезно сделал обзор всех материалов, касающихся ядерных свойств актинидных элементов Д-р Хьюзенга консультировал нас по вопросам ядерной физики. ..
Мы приносим искренние благодарности нашим коллегам, которые просмотрели различные части рукописи и дали нам ценные
™тт тт п Хайндмен неоднократно консультировал нас по мно-советы. /J, \' -п -т л
гим вопросам химии растворов актинидных элементов. Д-р Конник внимательно прочитал главу о плутонии, в результате чего несомненно улучшилось ее изложение. Д-р Пеннемен, д-р Эспри и п-г> Коулмен прочитали главы, посвященные америцию и кюрию, и некоторые разделы обеих глав ими были переработаны. Д-р Кобол просмотрел главы по химии нептуния и плутония. Мы благодарны д-рам Брюеру, Чоппину, Каннингему, Элсону, Фри: ду, Харви, Хаймену, Джеффрису, Кацину, Ньютону, Пайментлу, Сп'еддингу, Темплтону и Буду за прочтение различных разделов рукописи.
Д-ру Уолмену мы выражаем особую благодарность. Он прочитал всю рукопись, гранки и сигнальный экземпляр. Его ценные замечания внесли значительный вклад в эту книгу,
Всем вышеуказанным лицам мы еще раз выражаем нашу глубокую признательность.
ГЛЕНН СИБОРГ ДЖОЗЕФ КАЦ Август, 1957
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие к русскому изданию................. 3
Предисловие............................ 4
1. Введение........................... 6
Литература ............................ ц
II. Актиний............................ 12
1. Исторический очерк .................... 12
2. Изотопы ................."......... 12
3. Распространение в природе................. 13
4. Получение и выделение.................... 14
4. 1. Экстракция растворителями комплекса актиния с тено-
илтрифторацетоном................... 15
4. 2. Выделение актиния ионообменными методами ..... 16
4. 3. Очистка актиния оксалатным осаждением ....... 18
5. Металлический актиний.................. 18
6. Спектры испускания и поглощения актиния........ 19
7. Химические свойства и соединения актиния........ 19
Литература.......................... 23
III. Торий............................. 24
1. Исторический очерк .................... 24
2. Изотопы..............•........... 25
3. Распространение в природе................. 26
4. Извлечение тория из монацита............... 28
4. 1. Сернокислотный процесс................ 29
4. 2. Процесс щелочного вскрытия.............. 30
4, 3. Экстракция тория растворителями............ 30
4. 4. Экстракция растворителями внутрикомплексных соединений тория . .'...................... 32
4. 5. Поведение тория при ионном обмене.......... 34
5. Металлический торий.................... 35
5. 1. Получение металлического тория............ 35
5. 2. Физические свойства металлического тория....... 37
5. 3. Сплавы и интерметаллические соединения тория .... 40
5. 4. Химические свойства тория и его сплавов....... 41
6. Соединения тория...................... 43.
6. 1. Гидриды........................ 43
6. 2. Окислы........................ 46
6. 3. Вориды, карбиды и силициды............. 47
6. 4. Нитриды и фосфиды.................. SO1"
6. 5. Сульфиды, селениды и теллуриды ........... 51
6. 6. Галогениды....................... 54i
6. 7. Летучие соединения тория............... 59>
7. Торий в растворе........................ 6СК
7. 1. Окислительно-восстановительные потенциалы...... 61
7. 2. Гидролиз Th4*..................... 61
7. 3. Образование комплексных ионов............ 64
7. 4. Внутрикомплексные соединения тория ......... 6Т
7. 5. Соли тория, растворимые в воде............ 68
7. 6. Нерастворимые соли тория............... 72
Литература.......................... 76
IV. Протактиний......................... 81
1. Исторический очерк..................... 81
2. Изотопы.......................... 81
3. Распространение в природе и выделение протактиния .... 8&
3. 1. Соосаждение протактиния................ 84
3. 2. Экстракция протактиния растворителями........ 85-
3. 3. Поведение протактиния при ионном обмене....... 92
3. 4. Выделение протактиния по методу Кацина...... . 94
3. 5. Выделение по методу Голдена и Маддока....... 95
3. 6. Выделение по методу Элсона и др............ 97
3. 7. Метод Гайсинского и Буссере............ . 97
3. 8. Метод Салютского и др................. 99
3. 9. Выделение путем возгонки по методу Малма и Фрида . . 100
4. Элементарный протактиний и его соединения........ 100
4. 1. Металлический протактиний и его гидрид........ 101
4. 2. Окислы протактиния.................. 102
4. 3. Галогениды протактиния................ 103
4. 4. Другие соединения протактиния............ 103
5. Протактиний в растворе................... 104
5. 1. Низшие состояния окисления протактиния в водном рас-
творе .......... ................ 105
5. 2. Спектры поглощения растворов протактиния...... 107
Литература........................... 108
V. Уран.............................. НО
1. Исторический очерк . ................... 110
2. Изотопы ........................... 111
'3. Уран в природе....................... 112
3. 1. Минералы....................... 114
3. 2. Экономически выгодные месторождения......... 119
3. 3. Важнейшие запасы урана................ 121
4. Выделение урана...................... 124
4. 1. Предварительное концентрирование . •........• 125
4. 2. Обжиг или прокаливание.........?..... 126
4. 3. Выщелачивание или вскрытие.............. 127
4. 4. Выделение урана из растворов после обработки руды . . 131
Осветление -раствора.................... 132
Осаждение......................... 132
Ионный обмен....................... 134
Экстракция растворителями................ 135
Процессы возгонки .................... 137
5. Металлический уран..................... 138
5. 1. Получение металла................... 139"
5. 2. Физические свойства металлического урана....... 141
Кристаллическая структура металлического урана..... 144
Термодинамические свойства урана............. 145
Магнитная восприимчивость ................ 145
Электрические свойства.................. 145
5. 3. Интерметаллические соединения урана и сплавы .... 146
5. 4. Химические свойства урана и его сплавов ....... 148
5. 5. Действие облучения на уран и его сплавы....... 150
6. Гидриды, дейтериды и тритиды урана............ 151
6. 1. Приготовление и состав................. 151
6. 2. Физические свойства. Давление диссоциации...... 152
Термодинамические соотношения............. 153
Кристаллическая структура................ 154
Магнитные и электрические свойства........... 155
6:3. Химические свойства гидридов урана ......... . 155
Я.Ч7
7. Система уран—кислород................... jgg ',
7.1. Нестехиометрические системы.............. 156
7.2. Стехиометрические окислы урана.........'.'.'. 158
7.3. Фазовые соотношения.................) IgO *
Урал—двуокись урана.................] jgj t
7.4. Двойные и тройные системы окислов.......... 162 "
7.5. Уранаты, полиуранаты и перуранаты.......... 163 >
7.6. Приготовление и химические свойства окислов урана . . . 164 1 •8. Карбиды, бориды урана и относящиеся к ним соединения . . 165 1
8.1. Система уран—углерод................. 165
8.2. Система уран—бор................... 168 *•"
8.3. Система уран—азот................... 168 '
8.4. Система уран — кремний................ 169 >
8.5. Системы уран — сера, уран — селен, уран — теллур . . . 170. ' S. Галогениды урана и другие аналогичные соединения .... • 170
9.1. Фториды урана..................... 171 <
9.2. Хлориды, бромиды и йодиды урана........... 179 *
Приготовление...................... 179 ^
Свойства........• •............... 181 .
Летучесть......................... 182 i
9.3. Внутрикомплексные соединения урана с 1,3-дикетонами . . 183
9.4. Алкоголяты урана ................... 185
9.5. я—Циклопентадиениловые соединения урана (IV) .... 187 '
9.6. Борогидриды урана (IV)............: . . . . 187
9.7. Амиды и меркаптиды урана (IV)............. 188 '
10. Ионы урана в растворе................... 188
10.1. Гидролитическое поведение ионов урана........ 189
Трехвалентный уран U3+................. 191
Четырехвалентный уран U4*................ 191
Пятивалентный уран U02+................. 192 "
Шестивалентный уран U02++............... 193
10.2. Окислительно-восстановительные реакции........ 195
Реакция диспропорционирования UO2+.......... 197 :
Кинетика окислительно-восстановительных реакций .... 197 '
10.3. Образование комплексных ионов............ 199
Четырехвалентный уран U4+................ 200
Пятивалентный уран UO2+............• . . . 202
Шестивалентный уран UO2+*............... 202
10.4. Важнейшие соли урана................. 206
10.5. Уран в неводных растворителях............ 210
Литература.......................... 219
VI/Нептуний.......................... 228
"1. Исторический очерк..................... 228
2. Изотопы........................... 229
3. Нептуний в природе.................... 230
4. Получение и выделение нептуния ............. 230
4.1. Лантан-фторидный окислительно-восстановительный ,цикл 232 Другие окислительно-восстановительные циклы с носителем 233
4.2. Экстракция нептуния.................. 233
4.3. Экстракция нептуния в виде комплекса с ТТА..... 234 >
4.4. Ионный обмен .................... 235 i
4.5. Летучесть........................ ^ЭД-Х/
5. Металлический нептуний.................. 2Щ.?!>
6. Соединения нептуния.................... 238F' *,
6.1. Данные рентгеноструктурного анализа.......... 239 -
6.2. Гидриды ......................... 239
6.3. Окислы и сульфиды .... •.............. 239
Двуокись нептуния.................... 241
Высшие окислы...................... 241
Сульфиды......................... 242
538
6.4. Карбиды и силициды.................. 2*2
6.5. Нитриды и фосфиды................... ***
6.6. Фториды нептуния ................... ?™
6.7. Хлориды, бромиды и йодиды нептуния......... fA*
6.8. Соединения нептуния, полученные из водных растворов 2АЬ 7. Ионы нептуния в растворе.................. 246
7.1. Окислительно-восстановительные потенциалы....... ^оО
7.2. Гидролитические реакции ионов нептуния........ 251
7.3. Комплексные ионы нептуния..............: 251
7.4. Кинетика реакций окисления-восстановления и изотопного обмена ионов нептуния.................. 255
Реакция диспропорционирования............. 255
Окислительно-восстановительные реакции ионов нептуния.
Качественные исследования................ 257
Кинетика окисления нептуния (IV) трехвалентным железом 257
Кинетика реакции Np (IV) — Np (VI)........... 259
Обмен между Np (IV) и Np (V).............. 261
Изотопный обмен между Np (V) и Np (VI)......... 264
Литература .......................... 265
VII. Плутоний........................... 268
1. Исторический очерк...................... -">»
2. Изотопы........................... 269
3. Плутоний в природе..................... 270
4. Получение и очистка плутония............... 273
4.1. Методы, основанные на со'осаждении........... 275
Лантан-фторидный цикл.........•........ 276
Висмут-фосфатный цикл.................. 278
Висмут-фосфатный процесс ................ 279
4.2. Экстракционные методы •................ 281
Редокс-процесс...................... 283
Пурекс (ТБФ)-процесс................... 285
Методы с использованием внутренних комплексообразова-
телей ..... ;. •..............•..... 288
Экстракция расплавленными металлами.......... 291
4.3. Ионообменные методы разделения............ 291
5. Металлический плутоний и интерметаллические > соединения 293
5.1. Аллотропные модификации, фазовые переходы, кристаллическая структура и удельный вес........... 294
5.2. Линейное термическое расширение, удельное электрическое сопротивление и магнитные свойства металлического плутония........................ 297
5.3. Давление пара жидкого плутония......-..... 298
5.4. Химические свойства плутония............. 299
5.5. Плутониевые сплавы и интерметаллические соединения . . 299
6. Соединения плутония............•....... 301
6.1. Гидриды и дейтериды плутония......•......
Цена: 300руб.
