Плутоний Фундаментальные проблемы Том 2 - Надыкто Б.А.
Скачать (прямая ссылка):
Дэвид JI. Кларк
Мало кому из людей удалось увидеть плутоний, еще меньше тех, кто держал его в руках и работал с ним. И все же этот сотворенный человеком элемент изменил ход развития цивилизации, так же как медь, бронза, железо и сталь. На протяжении пяти лет наработки плутония он применялся прежде всего для высвобождения ядерной энергии в оружии массового поражения, и, казалось, что этот новый элемент может привести человечество на грань самоуничтожения. Ho вместо этого плутоний стал стабилизирующим фактором глобальной политики, вынудив людей контролировать свои действия, не прибегая к ядерной войне. Никогда ранее простой химический элемент не имел такого огромного влияния на сознание человечества.
Аналогичным сдерживающим фактором плутоний оказался и в более ограниченной области - науке. Невероятно, но он проявляет самое сложное физико-химическое поведение среди всех элементов периодической таблицы. Чистый элемент существует в семи различных кристаллических фазах, является высоко химически активным и, как известно, образует соединения, комплексы или сплавы практически со всеми элементами. Расплавленный плутоний сильно агрессивен и постепенно взаимодействует с материалом контейнера, в котором он находится, что вызывает трудности обращения с ним. Когда элементарный плутоний вступает в химическую реакцию с высвобождением валентных электронов, он может образовывать множество положительно заряженных ионов, при этом имеется возможность создания до двенадцати химических связей с другими ионами или молекулами в растворе. У этого элемента имеется пять состояний окисления, и в определенных химических условиях могут одновременно присутствовать в значительных количествах четыре различных состояния окисления! Ни один другой элемент не обнаруживает такого сложного химического поведения.
366
Los Alamos Science Number 26 2000
Сложность химического поведения плутония
I I Щелочные металлы
Щелочноземельные металлы ? d-элементы I I Неметаллы
I I Полуметаллы
I I Благородные газы
Лантаноиды Актиноиды
18
1 H 2 13 14 15 16 17 2 He
3 4 5 6 7 8 9 10
Li Be В С N О F Ne
и 12 13 14 15 16 17 18
Na Mg 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Al Si P S Cl Ar
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36
К Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
55 56 57 \72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86
Cs Ba La \Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
87 88 89 кк 105 106 107 108 109 110 in 112 116 118
Fr Ra Ac Ж На Sg Ns Hs Mt 110 111 112 116 118
\
Лантаноиды
Актиноиды
58 59 60 61 62" ' 63 64 65 66 67 68 69 70 '71
Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
Th Pa и Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr
Рис. 1. Периодичность свойств элементов и периодическая таблица
Современная периодическая таблица практически основана на работе Дмитрия Ивановича Менделеева, который в 1869 году сформулировал “периодический закон”, согласно которому свойства элементов являются периодической функцией их атомных масс, и разместил 65 известных в то время элементов в виде “периодической таблицы”. Каждый столбец основной таблицы включает группу элементов, обнаруживающих сходное физическое и химическое поведение. Близкими свойствами поэтому обладают элементы с сильно различающимися массами. Периодичность свойств химических элементов является основой при изучении химии, так как никаким другим способом невозможно систематизировать и рационализировать известные химические факты. C развитием атомной теории и понимания электронной структуры атомов периодичность химических свойств и периодическая таблица нашли естественное объяснение в электронной структуре атомов. Слева направо в каждой строке элементы располагаются последовательно в соответствии с ядерным зарядом (атомным номером). Электроны уравновешивают этот заряд, следовательно, каждый последующий элемент имеет в своей конфигурации число электронов на единицу больше. Электронная конфигурация, или распределение электронов по атомным орбиталям, может быть определена на основе принципа Паули (два значения спина на одной и той же орбитали) и принципа построения (определяющего порядок заполнения электронами оболочек орбиталей s, р, d, f и т. д.), так что в данном атоме ни у каких двух электронов не могут быть одинаковыми все четыре квантовых числа
Сложность химического поведения- это палка о двух концах. Химия плутония богата, разнообразна и удивительна, и при этом ею нелегко управлять. Его поведение сильно отличается от химического поведения легких элементов периодической системы, для которых наше представление о молекулярных превращениях и знание теории химических связей между атомами легких элементов позволяют осуществлять сложные многоэтапные процессы для синтеза новых лекарственных препаратов, полимеров, керамик и других материалов для удовлетворения своих конкретных потребностей. Мы можем управлять химическим поведением, поскольку имеем детальное представление об электронной структуре и химической активности легких элементов периодической системы. Такой информации о плутонии в настоящее время
