İçeriğe atla

Aktinit kimyası

Plütonyum, bir transuranik radyoaktif kimyasal element, bir aktinit metalidir.

Aktinit kimyası (veya aktinoid kimyası), aktinitlerin süreçlerini ve moleküler sistemlerini araştıran nükleer kimyanın ana dallarından biridir. Aktinitler, isimlerini grup 3 elementi olan aktinyumdan alır. Resmi olmayan kimyasal sembol An, aktinit kimyasının genel tartışmalarında herhangi bir aktinide atıfta bulunmak için kullanılır. Aktinidlerin biri hariç tümü, 5f elektron kabuğunun doldurulmasına karşılık gelen f blok elementleridir. Bir d-blok elementi olan lavrensiyum da genellikle bir aktinit olarak kabul edilir. Lantanitlerle karşılaştırıldığında, yine çoğunlukla f-blok elementleri, aktinitler çok daha değişken değerlik gösterirler. Aktinid serisi, aktiniyumdan lavrensiyuma kadar atom numaraları 89 ile 103 arasında değişen 15 metalik kimyasal elementi kapsar.[1][2][3][4]

Ana dallar

Organik Aktinid kimyası

Organogeçiş metali kimyasının (1955'ten günümüze) nispeten erken çiçeklenmesinin aksine, aktinitin organometalik kimyası ile ilgili gelişimi büyük ölçüde son 15 yıl içinde gerçekleşmiştir. Bu dönemde, organometalik bilimi çiçek açtı ve şimdi aktinitlerin zengin, karmaşık ve oldukça bilgilendirici bir organometalik kimyaya sahip olduğu açıklık kazanmıştır. D-blok elemanlarıyla ilgi çekici paralellikler ve keskin farklılıklar ortaya çıkmıştır. Aktinitler, organik aktif grupları koordine edebilir veya kovalent bağlarla karbona bağlanabilir.[5]

Aktinitlerin termodinamiği

Aktinit elementleri ve bunların bileşikleri için doğru termodinamik miktarların elde edilmesi gerekliliği, Manhattan Projesi'nin başlangıcında, kendini adamış bir bilim insanı ve mühendis ekibinin nükleer enerjiyi askeri amaçlarla kullanma programını başlatmasıyla kabul edildi. İkinci Dünya Savaşı'nın sona ermesinden bu yana, hem temel hem de uygulamalı hedefler, aktinit termodinamiğinin daha fazla araştırılmasını motive etmiştir.[6]

Nanoteknoloji ve aktinitlerin supramoleküler kimyası

Nanoteknolojide lantanitlerin benzersiz özelliklerini kullanma olasılığı gösterilmiştir. Ftalosiyaninler, porfirinler, naftalosiyaninler ile lantanit bileşiklerinin lineer ve lineer olmayan optik özelliklerinin ve bunların analoglarının çözeltilerde ve yoğunlaştırılmış halde ortaya çıkışı ve bunlara dayalı olarak yeni malzemeler elde etme beklentileri tartışılmaktadır. Lantanitlerin ve bileşiklerinin elektronik yapısı ve özelliklerine, yani optik ve manyetik özelliklere, elektronik ve iyonik iletkenliğe ve dalgalanan değerliklere göre moleküller sınıflandırılır.

Aktinitlerin biyolojik ve çevresel kimyası

Genel olarak, yüksek ateşli uranyum dioksit ve karışık oksit (MOX) yakıtı gibi sindirilen çözünmeyen aktinit bileşikleri, vücut tarafından çözünemedikleri ve emilemeyecekleri için sindirim sisteminden çok az etki ile geçmektedir. Bununla birlikte, solunan aktinit bileşikleri, akciğerlerde kaldıkları ve akciğer dokusunu ışınladıkları için daha zararlı olacaktır. Sindirilen Düşük ateşli oksitler ve nitrat gibi çözünür tuzlar kan dolaşımına emilebilir. Solunurlarsa katının çözünmesi ve akciğerleri terk etmesi mümkündür. Bu nedenle, çözünür form için akciğerlere verilen doz daha düşük olacaktır.

Radon ve radyum aktinit değildir - ikisi de uranyum bozunmasının radyoaktif kızlarıdır. Biyolojilerinin ve çevresel davranışlarının yönleri, çevredeki radyumda tartışılmaktadır.

Nadir bir toprak ve toryum fosfat minerali olan monazit, dünyadaki toryumun birincil kaynağıdır.

Hindistan'da, özellikle Tamil Nadu kıyı bölgelerinde, Batı ve Doğu kıyı kumul kumlarının plaser yataklarında monazit şeklinde büyük miktarda toryum cevheri bulunabilir. Bu bölgenin sakinleri, dünya ortalamasının on katı kadar doğal olarak oluşan bir radyasyon dozuna maruz kalmaktadır.[7]

Toryum, karaciğer kanseri ile ilişkilendirilmiştir. IGeçmişte toria (toryum dioksit) tıbbi X-ray radyografisi için bir kontrast maddesi olarak kullanılıyordu, ancak kullanımı durduruldu. Thorotrast adı altında satıldı.

Uranyum, arsenik veya molibden kadar bol miktarda bulunmaktadır. Fosfat kaya yatakları gibi bazı maddelerde ve uranyumca zengin cevherlerdeki linyit ve monazit kumları gibi minerallerde önemli konsantrasyonlarda uranyum oluşur. Uranyum(VI) çözünür karbonat kompleksleri oluşturduğundan, deniz suyu ağırlıkça milyarda yaklaşık 3,3 kısım uranyum içermektedir. Uranyumun deniz suyundan çıkarılması, elementi elde etmenin bir yolu olarak kabul edilmiştir. Uranyumun çok düşük özgül aktivitesi nedeniyle, canlılar üzerindeki kimyasal etkileri, radyoaktivitesinin etkilerinden genellikle daha ağır basabilir.

Plütonyum, diğer aktinitlerde olduğu gibi, kolayca bir plütonyum dioksit (plütonil) ve çekirdeğinden (PuO2) oluşur.Çevrede, bu plütonil çekirdeği karbonatla ve diğer oksijen parçalarıyla (OH−, NO-2, NO-3, and SO2-4) kolayca kompleks oluşturarak toprağa düşük afinitelerle kolayca hareket edebilen yüklü kompleksler oluşturur.

Nükleer reaksiyonlar

Nükleer fisyon için bazı erken kanıtlar, nötron ışınlanmış uranyumdan izole edilen kısa ömürlü bir baryum radyoizotopunun oluşumudur. O zamanlar, radyumun izolasyonuna yardımcı olmak için bir baryum sülfat taşıyıcı çökeltisi kullanmak standart radyokimyasal uygulama olduğu için, bunun yeni bir radyum izotopu olduğu düşünülüyordu.

PUREX

PUREX işlemi, diğer bileşenlerden öncelikle uranyum ve plütonyumu birbirinden bağımsız olarak çıkarmak için kullanılmış nükleer yakıtı yeniden işlemek için kullanılan sıvı-sıvı ekstraksiyon iyon değiştirme yöntemidir. Mevcut seçim yöntemi, nitrik asitten hem uranyum hem de plütonyumu çıkarmak için bir tributil fosfat/hidrokarbon karışımı kullanan PUREX sıvı-sıvı ekstraksiyon işlemini kullanmaktır. Bu ekstraksiyon nitrat tuzlarındandır ve bir solvasyon mekanizması olarak sınıflandırılır. Örneğin, bir nitrat ortamında bir ekstraksiyon ajanı (S) ile plütonyumun ekstraksiyonu aşağıdaki reaksiyonla gerçekleştirilir.

Pu4+(suda) + 4 NO-3(suda) + 2 S(organik) → [Pu(NO3)4S2](organik)

Metal katyon, nitratlar ve tributil fosfat arasında bir kompleks bağ oluşur ve iki nitrat ve iki trietil fosfat ile bir dioksouranyum(VI) kompleksinin model bir bileşiği X-ışını kristalografisi ile karakterize edilmiştir.[8] Çözünme adımından sonra ince çözünmeyen katıların çıkarılması normaldir, aksi takdirde sıvı-sıvı arayüzünü değiştirerek solvent ekstraksiyon sürecini bozarlar. İnce bir katının varlığının bir emülsiyonu stabilize edebildiği bilinmektedir. Emülsiyonlar genellikle solvent ekstraksiyon topluluğunda üçüncü aşamalar olarak adlandırılır.

Gazyağı gibi bir hidrokarbon çözücü içinde %30 tributil fosfattan (TBP) oluşan organik bir çözücü, kalan diğer fisyon ürünlerinden UO2(NO3)2·2TBP kompleksleri olarak uranyumu ve benzer kompleksler olarak plütonyumu çıkarmak için kullanılır. Transuranyum elementleri americium ve curium da sulu fazda kalır. Organik çözünür uranyum kompleksinin doğası bazı araştırmaların konusu olmuştur. Nitrat ve trialkil fosfatlar ve fosfin oksitler ile bir dizi uranyum kompleksi karakterize edilmiştir.[8]

Plütonyum, kerosen çözeltisinin, plütonyumu seçici olarak +3 oksidasyon durumuna indirgeyen sulu demir sülfamat ile işlenmesiyle uranyumdan ayrılır. The plutonium passes into the aqueous phase. Plütonyum sulu faza geçer. Uranyum, yaklaşık bir konsantrasyonda nitrik asit içine geri ekstraksiyon yoluyla kerosen çözeltisinden sıyrılır.[9]

Kaynakça

  1. ^ Gray, Theodore (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. New York: Black Dog & Leventhal Publishers. s. 240. ISBN 978-1-57912-814-2. 
  2. ^ Actinide element 29 Nisan 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi., Encyclopædia Britannica online
  3. ^ Although "actinoid" (rather than "actinide") means "actinium-like" and therefore should exclude actinium, that element is usually included in the series.
  4. ^ Connelly, Neil G. (2005). "Elements". Nomenclature of Inorganic Chemistry. Londra: Royal Society of Chemistry. s. 52. ISBN 0-85404-438-8. 27 Temmuz 2020 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 12 Haziran 2021. 
  5. ^ Sonnenberger, D. C.; Morss, L. R.; Marks, T. J. (1985). "Organo f-element thermochemistry. Thorium-ligand bond disruption enthalpies in tricyclopentadienylthorium hydrocarbyls". Organometallics. 4 (2). ss. 352-355. doi:10.1021/om00121a028. 
  6. ^ Cordfunke, E (2001). "The enthalpies of formation of lanthanide compounds I. LnCl3(cr), LnBr3(cr) and LnI3(cr)". Thermochimica Acta. 375 (1–2): 17-50. doi:10.1016/S0040-6031(01)00509-3. ISSN 0040-6031. 
  7. ^ "Compendium Of Policy And Statutory Provisions Relating To Exploitation Of Beach Sand Minerals". Government Of India. 4 Aralık 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Aralık 2008. 
  8. ^ a b Burns, J. H. (1983). "Solvent-extraction complexes of the uranyl ion. 2. Crystal and molecular structures of catena-bis(μ-di-n-butyl phosphato-O,O′)dioxouranium(VI) and bis(μ-di-n-butyl phosphato-O,O′)bis[(nitrato)(tri-n-butylphosphine oxide)dioxouranium(VI)]". Inorg. Chem. 22 (8): 1174. doi:10.1021/ic00150a006. 
  9. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2. bas.). Butterworth-Heinemann. s. 1261. ISBN 0080379419. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Gübre</span> verimi artırmak için toprağa dökülen hayvansal dışkı.

Gübre, bitkinin beslenmesinde gerekli olan kimyasal elementleri sağlamak için toprağa ilave edilen herhangi bir madde.

<span class="mw-page-title-main">İyot</span> sembolü I ve atom numarası 53 olan kimyasal element

İyot, sembolü I, atom numarası 53 olan bir elementtir. Kimyasal olarak iyot halojenlerin en az reaktif olanı, astatin'den sonra en elektropozitif olanıdır. İyot başlıca tıpta, fotoğrafçılıkta ve boya imalatında kullanılır. Çoğu canlının eser miktarda iyota gereksinimi vardır.

<span class="mw-page-title-main">Kaliforniyum</span> Kaliforniya Üniversitesinde keşfedilmiş bir radyoaktif element

Kaliforniyum, sembolü Cf ve atom numarası 98 olan radyoaktif metalik bir kimyasal elementtir.

<span class="mw-page-title-main">Plütonyum</span> atom numarası 94 olan, neptünyumdan elde edilen radyoaktif bir element (simgesi Pu)

Plütonyum, 1940 yılında Glenn T. Seaborg, Edwin M. McMillan, J. W. Kennedy ve A. C. Wahlby tarafından 152 cm'lik siklotron içerisindeki uranyumun döteryum ile bombardımanı sonucunda elde edilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Organik kimya</span> karbon temelli bileşiklerin yapılarını, özelliklerini, tepkimelerini ve sentez yollarını inceleyen kimya dalı

Organik kimya, organik bileşiklerin ve organik maddelerin yani karbon atomlarını içeren çeşitli formlardaki maddelerin yapısını, özelliklerini ve reaksiyonların bilimsel çalışmasını içeren, kimyanın bir alt dalıdır. Yapının incelenmesi yapısal formüllerini belirler. Özelliklerin incelenmesi, fiziksel ve kimyasal özellikleri ve davranışlarını anlamak için kimyasal reaktivitenin değerlendirilmesidir. Organik reaksiyonların incelenmesi doğal ürünlerin, ilaçların ve polimerlerin kimyasal sentezini ve bireysel organik moleküllerin laboratuvarda ve teorik çalışma yoluyla incelenmesidir.

Neodimyum, sembolü Nd ve atom numarası 60 olan kimyasal bir elementtir. Lantanit serisinin dördüncü üyesidir ve nadir toprak metallerinden biri olarak kabul edilir. Havada ve nemde hızla kararan sert, hafif dövülebilir, gümüşi bir metaldir. Hızla oksitlenir ve +2, +3 ve +4 pembe, mor/mavi ve sarı bileşikler üretir. Elementlerin en karmaşık spektrumlarından birine sahip olduğu kabul edilir. Neodimyum, 1885 yılında praseodimyumu da keşfeden Avusturyalı kimyager Carl Auer von Welsbach tarafından keşfedildi. Monazit ve bastnäsite minerallerinde önemli miktarlarda bulunur. Neodimyum, doğal olarak metalik formda veya diğer lantanitlerle karışmamış olarak bulunmaz ve genel kullanım için rafine edilir. Neodimyum kobalt, nikel veya bakır kadar yaygındır ve Dünya'nın kabuğunda yaygın olarak dağılmıştır. Diğer birçok nadir toprak metalinde olduğu gibi, dünyadaki ticari neodimyumun çoğu Çin'de çıkarılmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Aktinyum</span> simgesi Ac ve atom numarası 89 olan kimyasal bir element

Aktinyum, simgesi Ac ve atom numarası 89 olan kimyasal bir elementtir. İlk olarak 1899'da Fransız kimyager André-Louis Debierne tarafından izole edilmiştir.

Toryum; sembolü Th, atom numarası 90 olan zayıf radyoaktivite gösteren, metalik, kimyasal bir elementtir. Toryum havaya maruz kaldığında kararır ve toryum dioksit oluşturur; orta derecede yumuşak, işlenebilir ve yüksek bir erime noktasına sahiptir. Toryum, kimyasına +4 oksidasyon durumunun hakim olduğu elektropozitif bir aktinittir; oldukça reaktiftir ve ince bir şekilde bölündüğünde havada tutuşabilir.

<span class="mw-page-title-main">Bileşik</span> Kimyasal olarak bağlanmış birden fazla elementten oluşan madde

Kimyasal bileşik, kimyasal bağlarla bir arada tutulan birden fazla kimyasal elementin atomlarını içeren birçok özdeş molekülden oluşan kimyasal maddedir. Dolayısıyla tek bir elementin atomlarından oluşan bir molekül bileşik değildir. Bir bileşik, diğer maddelerle etkileşimi içerebilen kimyasal reaksiyonla farklı bir maddeye dönüştürülebilir. Bu süreçte atomlar arasındaki bağlar kırılabilir ve/veya yeni bağlar oluşabilir.

Nitrik asit, HNO3 kimyasal formülüne sahip oldukça aşındırıcı bir inorganik asittir. Kezzap olarak da bilinir. Saf hâldeki bileşik renksizdir. Ancak uzun süre bekleyen eski asitler azot oksitleri ve suya ayrışması nedeniyle sarı renge dönebilme özelliğindedirler. Piyasada bulunan nitrik asitlerin çoğu % 68'lik bir konsantrasyona sahiptir. Çözelti, %86'dan fazla HNO3 içerdiğinde, dumanlı nitrik asit olarak adlandırılır. Mevcut azot dioksit miktarına bağlı olarak, dumanlı nitrik asit ayrıca %86’nın üzerindeki konsantrasyonlarda kırmızı dumanlı nitrik asit veya %95’in üzerindeki konsantrasyonlarda beyaz dumanlı nitrik asit olarak tanımlanır.

Nükleer dönüşüm, bir kimyasal element ya da bir izotopun birbirine dönüşmesidir. Her element atomlarındaki proton sayılarıyla tanımlanırlar. Başka bir deyişle, atom çekirdeği içindeki proton ya da nötron sayısında değişim gerçekleştiğinde nükleer dönüşüm meydana gelir.

IV. Nesil III. Nesil reaktörlerin halefi olarak tasarlanan nükleer reaktör tasarımlarıdır. Birinci nesil sistemlerin çoğu kullanımdan kaldırıldığı için dünya çapında faaliyette olan reaktörlerin çoğu ikinci ve 3 nesil sistemlerdir. Generation IV International Forum, IV. nesil reaktörlerin gelişimini koordine eden uluslararası bir organizasyondur. V. Nesil reaktörler tamamen teoriktir ve henüz uygulanabilir olarak görülmemektedir.

<span class="mw-page-title-main">Sıvı florür toryum reaktörü</span>

Sıvı florür toryum reaktörü, bir tür erimiş tuz reaktörüdür. LFTR, yakıt için florür esaslı, erimiş, sıvı tuzlu toryum yakıt çevrimini kullanır.

<span class="mw-page-title-main">Lityum florür</span> kimyasal bileşik

Lityum florür LiF formülüne sahip inorganik bileşik. Renksiz bir katıdır, kristal boyutu küçüldükçe beyaz renge geçiş görülür. Kokusuz olmasına rağmen tuzlu-acı bir tada sahiptir. Sodyum klorüre benzer yapıdadır fakat suda daha az çözünür. Esas olarak erimiş tuz yapısında kullanılır. LiF'nin elementlerinden oluşumu ikinci en yüksek reaktant kütlesi başına enerjiyi verir, birinci BeO'dur.

Çevrede aktinitler, dünya ortamındaki aktinitlerin kaynakları, çevresel davranışları ve etkileri ile ilgilidir. Çevresel radyoaktivite yalnızca aktinitlerle sınırlı değildir; radon ve radyum gibi aktinit olmayanlar da dikkat çekicidir. Tüm aktinitler radyoaktif olsa da, yer kabuğunda uranyum ve toryum gibi birçok aktinit vardır. Bu mineraller, karbon tarihleme ve çoğu dedektör için, X-ışınları ve daha fazlası gibi birçok yönden faydalıdır.

Metabolik atıklar veya dışkılar, metabolik süreçlerden arta kalan ve organizma tarafından kullanılamayan ve bu nedenle atılması gereken maddelerdir. Buna Azot bileşikleri, su, CO2, fosfatlar, sülfatlar vb. dahildir. Hayvanlar bu bileşikleri atık olarak ele alır. Bitkiler, bazılarını faydalı maddelere dönüştüren kimyasal "mekanizmalara" sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Uranyum dioksit</span>

Uranyum Dioksit, diğer adıyla uranya kimyasal formülü UO2 olan maddedir. Neredeyse siyah renkli veya koyu kahverengi, radyoaktif ve kristal yapıda olan bir madde olup doğal olarak uraninit ve kleveyit minerallerinde bulunmaktadır. Nükleer santrallerde plütonyum ve uranyum dioksit karışımı yakıt çubuklarında kullanılmaktadır. Sarı ve siyah renkli seramiklerde 1960 yılına kadar kullanılmışlardır. Stoksiyometrik özelliklerine bağlı olarak erime sıcaklığı değişkendir.

<span class="mw-page-title-main">Toryum bazlı nükleer enerji</span>

Toryum bazlı nükleer enerji üretimi, verimli öncül element toryumdan üretilen izotop uranyum-233'ün nükleer bölünmesiyle beslenir. Bir toryum yakıt çevrimi, toryum bolluğu, üstün fiziksel ve nükleer yakıt özellikleri ve azaltılmış nükleer atık üretimi dahiluranyum yakıt çevrimine göre çeşitli potansiyel avantajlar sunabilir. Toryum yakıtının bir avantajı, düşük silahlanma potansiyelidir; büyük ölçüde toryum reaktörlerinde tüketilen uranyum-233/ 232 ve plütonyum-238 izotoplarını silah haline getirmek zordur.

Kenneth Norman Raymond, biyoinorganik ve koordinasyon bileşiği kimyacısıdır. Berkeley'deki California Üniversitesi'nde Rektör ve aynı zamanda Kimya Profesörü, Yüksek Lisans Okulu Profesörü, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'nda Kimyasal Bilimler Bölümü'nde Seaborg Merkezi Direktörü ve Lumiphore'un Başkanı ve Yönetim Kurulu Başkanıdır.

<span class="mw-page-title-main">Uranil nitrat</span>

Uranil nitrat, UO2(NO3)2.n H2O formülüne sahip, suda çözünür sarı renkli bir uranyum tuzudur. Hekza-, tri- ve dihidratlar bilinmektedir. Bileşik esas olarak nükleer yakıtların hazırlanmasında bir ara madde olarak kullanılma potansiyeliyle ilgi çekmiştir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.