四塩化プルトニウム
四塩化プルトニウム
名前
IUPAC名
塩化プルトニウム(IV)
識別子
  • 161280-01-9 ☒北
3Dモデル（JSmol）
  • インタラクティブ画像
  • DTXSID90615460
  • InChI=1S/4ClH.Pu/h4*1H;/q;;;;+4/p-4
    キー: QNJPYBOCFFOTGM-UHFFFAOYSA-J
  • [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Pu+4]
プロパティ
塩化プルトニウム
モル質量 386  g·mol −1
関連化合物
その他の陰イオン
 四フッ化プルトニウム
その他の陽イオン
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）における材料のものです。
化合物

四塩化プルトニウムまたは塩化プルトニウム(IV)は、プルトニウムと塩素からなる無機化合物で、化学式はPuCl 4です。固体としては知られていませんが、気体PuCl 4は知られています。また、いくつかの安定な付加物を形成することが知られています。ジメトキシエタン付加物であるPuCl 4 (DME) 2は、他のプルトニウム化合物の前駆体として使用されています。

合成

この化合物は、三塩化プルトニウムを塩素の流れに入れると生成されます：[1] : 1094 

2 PuCl 3 + Cl 2 → 2 PuCl 4

物理的特性

この化合物は固体としては安定ではないが、気相では存在することが知られている。凝縮すると、塩化プルトニウム(III)と塩素ガスを生成する：[1] : 1094 

2 PuCl 4 → 2 PuCl 3 + Cl 2

しかしながら、ジメトキシエタン（PuCl 4 (DME) 2）[2]やジフェニルスルホキシド[3] 、アンモニア酸塩（アンモニアを含む固体）[4]など、いくつかの安定な付加物が知られている。ジフェニルスルホキシド付加物は赤色の固体として現れる[3] 。

複合体

ジメトキシエタン

四塩化プルトニウムは、ジメトキシエタン（CH 3 OCH 2 CH 2 OCH 3）と安定な付加物を形成し、化学式はPuCl 4 (DME) 2 （DME=ジメトキシエタン）となる。この化合物は、プルトニウム(IV)を含む塩酸溶液を蒸発させ、これをジメトキシエタンに加え、次にトリメチルシリルクロリドを加えることで合成できる。[2]この付加物は他の化合物の合成にも利用できる。例えば、テトラヒドロフランに溶解すると、部分的に還元されて混合原子価錯体[Pu III Cl 2 (THF) 5 ] + [Pu IV Cl 5 (THF)] − （THF=テトラヒドロフラン）を形成する。[5]また、カリウムN-(tert-ブチル)イソブチルアミドとの反応により、化合物プルトニウム(IV)N-(tert-ブチル)イソブチルアミド（Pu(ita) 4、ita=N-(tert-ブチル)イソブチルアミド）の製造にも使用されている。Pu (ita) 4は、酸化状態が純粋なプルトニウム(IV)酸化物の製造において研究されている。[6]

四塩化プルトニウムのジメトキシエタン付加物の構造。緑は塩素原子、赤は酸素原子、灰色は炭素原子、白は水素原子、青はプルトニウム原子を表す。

その他の複合施設

四塩化プルトニウムは、ジフェニルスルホキシド（ Ph 2 SO ）とも付加物を形成する。この付加物は、プルトニウム(IV)を塩酸に溶解した溶液を煮沸し、残渣をアセトニトリルに懸濁させ、これにジフェニルスルホキシドのアセトニトリル溶液を加えることで得られる。得られた生成物は化学式PuCl 4 (Ph 2 SO) 3で表され、配位数7（7つの結合を形成する）の+4酸化状態にあるプルトニウムの稀な例である。[3]

関連化合物であるヘキサクロロプルトニウム酸二セシウムを低温で液体アンモニアと反応させると、アンモニア酸塩（アンモニアを含む固体）が生成する。最初の生成物はPuCl 4 ·~7–8NH 3の組成を持ち、数週間かけて分解してPuCl 4 ·5NH 3を生成する。PuCl 4 ·5NH 3は室温で安定である。どちらの化合物もアンミン錯体であり、つまり、その中のアンモニアはプルトニウム原子と結合している。[4]

用途

四塩化ウランと四塩化プルトニウムの混合物は原子炉の燃料として使用することができます。[7]

アニオン誘導体

二成分系塩化プルトニウム(IV)は固体としては知られていないが、二塩化セシウムヘキサクロロプルトネート( Cs 2 PuCl 6 )などの固体化合物が知られている。[1] : 1094 この化合物では、プルトニウムの+4酸化状態は塩化セシウムとの錯体形成によって安定化されている。[8] : 149 これは、個別のヘキサクロロプルトネート( PuCl2−6）イオン。[1]

ヘキサクロロプルトン酸イオンの図。緑色の球は塩素原子、青色の球はプルトニウム原子を表す。

参考文献

  1. ^ abcd Clark, David L.; Hecker, Siegfried S.; Jarvinen, Gordon D.; Neu, Mary P. (2011). 「プルトニウム」. アクチノイド元素と超アクチノイド元素の化学(PDF) . doi :10.1007/978-94-007-0211-0_7. ISBN 978-94-007-0211-0。
  2. ^ ab Reilly, Sean D.; Brown, Jessie L.; Scott, Brian L.; Gaunt, Andrew J. (2014). 「NpCl4(DME)2およびPuCl4(DME)2中性超ウラン元素An(iv)出発物質の合成と特性評価」Dalton Trans . 43 (4): 1498– 1501. doi :10.1039/C3DT53058B. PMID  24285347.
  3. ^ abc Cary, Samantha K.; Boland, Kevin S.; Cross, Justin N.; Kozimor, Stosh A.; Scott, Brian L. (2017). 「封じ込め方法とプルトニウム回収戦略の進歩による四塩化プルトニウム(IV)トリスジフェニルスルホキシド（PuCl4(OSPh2)3）の構造解析」Polyhedron . 126 : 220–226 . doi :10.1016/j.poly.2017.01.013. OSTI  1371670.
  4. ^ クリーブランド、JM;ブライアン、GH;シロネン、RJ（1972年1月1日）。「プルトニウム(III)および(IV)ハロゲン化物のアンモニア酸塩」。インオルガニカ チミカ アクタ。6 : 54–58。土井:10.1016/S0020-1693(00)91758-4。ISSN  0020-1693 。2025 年9 月 27 日に取得。
  5. ^ Pattenaude, Scott A.; Anderson, Nickolas H.; Bart, Suzanne C.; Gaunt, Andrew J.; Scott, Brian L. (2018). 「THF中の非水系ネプツニウムおよびプルトニウムの酸化還元挙動 ― 希少なNp(III)合成前駆体へのアクセス」. Chemical Communications . 54 (48): 6113– 6116. doi :10.1039/C8CC02611D. OSTI  1436357. PMID  29736543.
  6. ^ Peterson, Appie; Kelly, Sheridon N.; Arino, Trevor; Gunther, S. Olivia; Ouellette, Erik T.; Wacker, Jennifer N.; Woods, Joshua J.; Teat, Simon J.; Lukens, Wayne W.; Arnold, John; Abergel, Rebecca J.; Minasian, Stefan G. (2024). 「分子前駆体からの完全化学量論的、酸化状態純粋ネプツニウムおよびプルトニウム二酸化物の形成」.無機化学. 63 (39): 18417– 18428. doi :10.1021/acs.inorgchem.4c02099. PMC 11445724. PMID 39284039  . 
  7. ^ Liu, Chunyu; Luo, Run; Macián-Juan, Rafael (2021年10月15日). 「小型モジュール型二流体反応器の不確実性に基づく新たな制御スキームとその最適化」.エネルギー. 14 (20): 6708. doi : 10.3390/en14206708 . ISSN  1996-1073.
  8. ^ Lemire, RJ 他「ネプツニウムとプルトニウムの化学熱力学」Elsevier、アムステルダム、2001年。
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