Plutonium(IV)-sulfat ist ein anorganisches Salz aus Plutonium- und Sulfationen mit der chemischen Formel Pu ( SO₄ ) ₂ · x H₂O . Es wurde sowohl als Tetrahydrat (x = 4) [1, 3 ] als auch in wasserfreier Form ( x = 0 ) [2] beobachtet. Das Tetrahydrat diente als Primärstandard für Plutonium . [ 5 ]

In wässriger Lösung

Wässriges Plutonium(IV)-sulfat entsteht bei der Reaktion von Plutonium(IV)-Ionen mit Bisulfat oder Sulfat . [ 6 ]

Pu 4+ (aq) + 2 HSO−4(aq) → Pu(SO 4 ) 2 (aq) + 2 H + (aq)
Pu 4+ (aq) + 2 SO2−4(aq) → Pu(SO 4 ) 2 (aq)

Reaktionen

Bei hohen Temperaturen (~800 °C) zersetzt sich Plutonium(IV)-sulfat-Tetrahydrat. Es gibt zunächst sein Wasser ab und bildet wasserfreies Plutonium(IV)-sulfat, anschließend Schwefeloxide und bildet Plutonium(IV)-oxid . [ 3 ] [ 2 ]

Bei normalen Temperaturen ist Plutonium(IV)-sulfat-Tetrahydrat jedoch an der Luft stabil, selbst bei hoher Luftfeuchtigkeit. [ 5 ] [ 7 ]

Struktur

Im Plutonium(IV)-sulfat-Tetrahydrat sind die Sulfat- und Wasserliganden monodentat . Die Bindungen erfolgen zwischen den Plutoniumatomen und den Sauerstoffatomen der Wasser- und Sulfationen. Jedes Plutoniumatom besitzt die Koordinationszahl 8 und eine quadratisch - antiprismatische Koordinationsgeometrie . Plutonium(IV)-sulfat-Tetrahydrat-Kristalle weisen eine orthorhombische Kristallstruktur auf. Wasserstoffbrückenbindungen bestehen zwischen den Wasserstoffatomen der Wassermoleküle und den Sauerstoffatomen der Sulfationen, die nicht an das Plutoniumatom gebunden sind. [ 1 ] [ 4 ]

Polymorphe

Plutonium(IV)-sulfat-Tetrahydrat existiert in zwei polymorphen Formen – α-Pu(SO₄ ) ₂ · 4H₂O und β-Pu(SO₄ ) ₂ · 4H₂O . Beide Formen weisen die gleiche Molekülgeometrie auf, unterscheiden sich jedoch in der funktionellen Natur der Wasserstoffbrückenbindungen. Die α-Form wandelt sich bei etwa 120 °C in die β-Form um. [ 4 ]

α-Pu(SO₄ ) ₂ · 4H₂O besitzt eine Elementarzelle mit den Abmessungen a = 26,53 Å, b = 12,00 Å und c = 5,69 Å, wobei sich 8 Formeleinheiten pro Elementarzelle befinden. [ 4 ]

β-Pu(SO₄ ) ₂ · 4H₂O besitzt eine Elementarzelle mit den Abmessungen a = 14,54 Å, b = 10,98 Å und c = 5,67 Å, ​​wobei sich 4 Formeleinheiten pro Elementarzelle befinden. [ 4 ]

Gefahren

Plutonium(IV)-sulfat ist eine hochgefährliche Verbindung, da es radioaktiv und krebserregend ist . [ 3 ]

Referenzen

  1. ^ a b c d e Richard E. Wilson (18. Mai 2011). „Strukturelle Periodizität in Plutonium(IV)-Sulfaten“. Inorganic Chemistry . 50 (12): 5663–5670 . doi : 10.1021/ic200384h . PMID  21591736 .
  2. ^ a b c Waterbury, Glenn R., Douglass, Robert M., Metz, Charles F. (1. Juli 1961). ""Thermogravimetrisches Verhalten von Plutoniummetall, -nitrat, -sulfat und -oxalat"". Analytical Chemistry . 33 (8): 1018– 1023. doi : 10.1021/ac60176a047 .{{cite journal}}: CS1 Wartung: Mehrere Namen: Autorenliste ( Link )
  3. ^ a b c d NBL Program Office, „Sicherheitsdatenblatt: Plutoniumsulfat-Tetrahydrat“, https://www.energy.gov/sites/prod/files/2020/11/f80/SDS-Plutonium_Sulfate_2020.pdf
  4. ^ a b c d e f Jayadevan, NC, Mudher, KDS, Chackraburtty, DM (25. August 2010). „Die Kristallstrukturen der α- und β-Formen von Plutonium(IV)sulfat-Tetrahydrat“. Zeitschrift für Kristallographie – Kristalline Materialien . 161 ( 1– 4): 7– 14. doi : 10.1524/zkri.1982.161.14.7 .{{cite journal}}: CS1 Wartung: Mehrere Namen: Autorenliste ( Link )
  5. ^ C. E. Pietri, AW Wenzel (1. November 1962). „Die Stabilität von Plutoniumsulfat-Tetrahydrat, ein analytischer Standard: eine zehnjährige Bewertung“. Talanta . 18 (8): 849–852 . doi : 10.1016/0039-9140(71)80138-8 . PMID 18960954 . 
  6. ^ Lemire, RJ et al., Chemical Thermodynamics of Neptunium and Plutonium , Elsevier, Amsterdam, 2001.
  7. ^ CE Pietri (1. Nov. 1962). „Plutoniumsulfat-Tetrahydrat, ein vorgeschlagener primärer analytischer Standard für Plutonium“. Analytical Chemistry . 163 (12): 130–136 . doi : 10.1021/ac60192a027 .