Кириум(III) оксид

Кириум(III) оксид — соединение составено од кириум и кислород со хемиска формула . Тоа е кристално цврсто тело со единица клетка која содржи два атоми на кириум и три атоми на кислород. Наједноставната синтеза равенка ја вклучува реакцијата на металот кириум(III) со O<sup>2−</sup> : 2Cm<sup>3+</sup> + 3O <sup>2−</sup> ---> Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>. Кириум триоксидот може да постои како пет полиморфни форми. Две од формите постојат на екстремно високи температури, што го отежнува извршувањето на експерименталните студии за формирањето на нивните структури. Трите други можни форми што може да ги земе кириум секвиоксидот се кубната форма во центарот на телото, моноклинската форма и шестаголната форма. Кириум (III) оксид е или бел или светло тен во боја и, додека е нерастворлив во вода, е растворлив во минерални и неоргански киселини. Неговата синтеза за прв пат била препознаена во 1955 година
1 Синтеза
Кириум сесквиоксид може да се подготви на различни начини. (Забелешка: Имајте на ум дека начините наведени подолу не ги содржат сите можни начини на кои може да се произведе. )
Палење со O<sub>2</sub> : Кириум(III) оксалат се таложи низ капиларна цевка. Талогот се запали со гасовит кислород на 400 степени °C, а добиениот производ топлински се разградува преку 600 °C и притисок од 10 <sup>−4</sup> mm.Аеросолизиран курум секвиоксид: Процесот на аеросолизација на Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> може да се направи преку повеќе експериментални процеси. Вообичаено, Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> се аеросолизира за експериментални процедури кои треба да ги откријат ефектите на металот кириум во биолошки систем.''Пат 1:'' Традиционалната реакција на аеросолизација користи кириум метал како почетен материјал. Додека металот кириум е откриено дека природно постои како мешавина од 87,4% <sup>244</sup> Cm, 8,4% <sup>243</sup> Cm, 3,9% други изотопи на кириум и ~ 0,3% од ќерката нуклид, плутониум, во повеќето аеросолизирани синтези на кириум (III) оксид, кириум металот се прочистува преку екстракција со растворувач на кириум нитрат и ''бис'' (2-етилхексил) фосфорна киселина во толуен за да се отстрани плутониумот. NH<sub>3</sub>OH потоа се додава во прочистениот кириум нитрат, а добиениот талог се собира и се исплакнува со дејонизирана вода. Талогот (Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub>) е повторно суспендиран во растворувач и аеросолизиран со некој вид генератор на аеросол со висока моќност (на пример: Лавлејс небулизатор).''Пат 2:'' Во други аеросолизации, наместо додавање на NH<sub>3</sub>OH на прочистениот кириум нитрат, се користи амониум хидроксид за прилагодување на pH вредноста на растворот на 9. Зголемената базичност на растворот создава талог од кириум хидроксид. Овој талог потоа се собира преку филтрација и повторно се суспендира во дејонизирана вода, а потоа се користи небулизатор за аеросолизација на производот.Намалување со водороден гас: раствор од кириум трихлорид се испарува до суво со чиста азотна киселина за да се произведе кириум нитрат. Кириум нитратот потоа се запали во воздух, произведувајќи кириум оксид, за кој се верува дека е средна структура помеѓу CmO<sub>2</sub> и формирањето на Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> . Средството се струга во капиларни цевки прикачени на вакуумски систем и се намалува со гасовит водород - резултат на согорувањето на UH<sub>3</sub> .Добивање курум-244: За многу од реакциите опишани погоре, металот на кириум го обезбедува надворешен продавач на мало. За да се добие курум метал, <sup>239</sup> Pu метал може да се испрати преку процесот на зрачење на купот опишан со процесите на радиоактивно распаѓање подолу (забележете дека неутроните се означени со буквата „n“ и бета-минус честичките со „β-“):
<sup>239</sup> Pu + n ---> <sup>240</sup> Pu + n ---> <sup>241</sup> Pu + n ---> <sup>242</sup> Pu + n ---> <sup>243</sup> Pu+ β− ---> <sup>243</sup> Am + n ---> <sup>244</sup> Am + β− ---> <sup>244</sup> Cu.
Сепак, <sup>244</sup> кириум е еден од понестабилните изотопи на кириум, така што сите структурни податоци добиени за соединенија кои содржат <sup>244</sup> Cm може да отстапат од очекуваното како резултат на структурно оштетување. Експериментално е утврдено дека, во рок од еден ден, параметарот на решетката на <sup>244</sup> CmO<sub>2</sub> се зголемува за фактор од 0,2%. Се претпоставува дека ова е резултат на слабеењето на меѓуатомските интеракции помеѓу кириумот (IV) и соседните оксидни групи како резултат на алфа-распаѓањето. Ова влијае на топлинската спроводливост на оксидите на кириум, предизвикувајќи таа експоненцијално да се намалува со текот на времето додека се зајакнуваат ефектите од алфа-распаѓањето. Пријавени се и абнормални фазни транзиции и се теоретизирани дека се резултат на индуцирано само-зрачење, или за <sup>244</sup> Cm или присуство на остатоци од <sup>244</sup> Am од нецелосно радиоактивно распаѓање.
2 Структура
Кубните и моноклиничките форми центрирани на телото се најчестите полиморфни форми на кириум триоксид, произведени од хемиските реакции опишани погоре. Нивните кристални структури се многу слични. Еден од полиморфите на кириум триоксидот - кубната форма во центарот на телото - спонтано се трансформира во шестаголна форма по неколку недели. Оваа трансформација е подложена на спонтано распаѓање на алфа од <sup>244</sup> cm, што предизвикува ефекти на оштетување на зрачењето во кубната кристална решетка за да ја искриви до шестаголната. Иако не е експериментално докажано, постојат шпекулации дека моноклиничкиот кириум триоксид може да биде средна форма помеѓу трансформацијата на кубната форма во онаа на шестаголната. Кубната форма на кириум триоксид центрирана на телото постои под температури од 800 степени °C, моноклиничната форма помеѓу 800 °C и 1615 °C, а шестаголната форма над 1615 °C.
3 Кристалографија
Подолу се дадени параметрите на решетката за три полиморфни структури на кириум секвиоксид.
Табела со податоци , Температура (°C), Должини на a (Å), Несигурност (Å), Должини на c (Å), Несигурност (Å)
1615 година, 3.845, 0,005, 6.092, 0,005
--*, 3.496, 0,003, 11.331, 0,005
(*: Не е наведена специфична температура за да се добијат должините наведени во вториот ред. )
Моноклиника:
Табела со податоци , Температура (°C), Должини на a (Å), Должини на b (Å), Должини на c (Å)
21, 14.257 **, 8,92 **, 3,65 **
(**: Ниту една од овие должини не содржела дадени несигурности. )
Табела со податоци , Температура (°C), Должини на a (Å), Несигурност (Å)
21, 10.97, 0,01
4 Податоци
Уште од откривањето (и изолацијата) на <sup>248</sup> Cm, најстабилниот изотоп на кириум, експерименталната работа на термодинамичките својства на кириум секвиоксидот (и другите соединенија на кириум) станала поприсутна. Сепак, <sup>248</sup> Cm може да се добијат само во примероци од mg, така што собирањето податоци за соединенијата што содржат <sup>248</sup> Cm трае подолго отколку за соединенијата кои претежно содржат други изотопи на кириум. Табелата со податоци подолу одразува голема разновидност на податоци собрани специјално за кириум секвиоксид, од кои некои се чисто теоретски, но повеќето од нив се добиени од соединенија од <sup>248</sup> Cm.
Ф-конфигурација на заземјена состојба за метал, Приближна точка на топење (°C), Магнетна подложност (μb), Несигурност (μb), Енталпија на формирање (kJ/mol), Несигурност (kJ/mol), Просечна стандардна моларна ентропија (J/molK), Несигурност (J/molK)
f <sup>7</sup> (Cm <sup>3+</sup> ), 2265*, 7,89 **, 0,04 **, -400**, 5**, 157***, 5***
(*: Се покажало дека различни синтези на кириум триоксид произведуваат соединенија со различни експериментални точки на топење. Точката на топење дадена во оваа табела со податоци е само просек од оние собрани од референците. )
(***: Различни експерименти пресметале различни проценки на стандардната моларна ентропија за кириум триоксид: Москин пријавил стандардна моларна ентропија од 144,3 J/molK (без дадена несигурност). Веструм и Генволд пријавиле вредност од 160,7 J/molK (без дадена несигурност), а вредноста на Конингс е пријавена дека е 167 +/- 5 J/molK. )
5 Токсикологија
Кириум метал е радионуклид и емитира алфа честички при радиоактивно распаѓање. Иако има полуживот од 34 ms, многу оксиди на кириум, вклучувајќи го и кириум секвиоксидот, имаат полуживот приближно илјадници години. Кириумот, во форма на кириум сесквиоксид, може да се вдишува во телото, предизвикувајќи многу биолошки дефекти. LD50 на кириумот е 3 микро-Ci преку голтање и вдишување и 1 микро-Ci преку апсорпција преку кожата. Во еден експеримент, стаорците биле запознаени со аеросолизирани честички на кириум (III) оксид. Иако експериментот докажал дека вдишениот <sup>244</sup> Cm<sub>2</sub>O<sub>3</sub> е половина канцероген во споредба со вдишениот <sup>239</sup> PuO<sub>2</sub>, стаорците сепак страдале од многу биолошки деформитети, како што се кожни лезии, малигни тумори и неоплазми на белите дробови. Мала количина од популацијата на стаорци можеше да ги исчисти честичките кириум секвиоксид од белите дробови, што укажува на тоа дека кириум сесквиоксидот е делумно растворлив во белодробната течност.
6 Апликации
Кириум (III) оксид е многу користен во индустриски реакции и реагенси. Неодамна во 2009 година, оксидите на актиноид, како што е кириум сесквиоксидот, се разгледуваат за складирање (во форма на многу издржливи керамички стакларија) за транспорт на целните супстанци за фисија и трансмутација чувствителни на светлина и воздух.
7 Други реакции
Кириум сесквиоксидот спонтано ќе реагира со гасовит кислород на високи температури. На пониски температури, ќе се појави спонтана реакција во одреден временски период. Кириум триоксидот реагиран со вода се претпоставува дека дава реакција на хидратација, но малку експерименти се направени за да се докаже хипотезата. Се покажало дека кириум сесквиоксидот не реагира со азотниот гас, спонтано или неспонтано.