关于钚化合物介绍

[拼音]：buhuahewu

[外文]：plutonium compounds

钚是一种活泼金属，能与许多元素形成多种化合物，如卤化物、氧化物、氢化物、氢氧化物、过氧化物、氮化物、碳化物、硫化物、硅化物、硝酸盐、草酸盐等。由于钚作为核燃料和核武器的装料受到重视，对其化合物的研究也比较广泛和深入。在核燃料循环中起重要作用的有钚的卤化物、氧化物、碳化物、氮化物和草酸盐等。

卤化物

三氟化钚为蓝紫色固体，熔点为1425±3℃；在没有铝或锆离子存在时，很难溶于酸中。三氟化钚可由钚(Ⅳ)的硝酸盐、氧化物、氢氧化物等化合物与无水氟化氢在550～600℃反应制得，也可在含钚(Ⅲ)的水溶液中加入氟离子沉淀而制得。三氟化钚是还原法制金属钚的原料。四氟化钚为淡棕色(PuF4·2.5H2O为粉红色)，熔点为1037℃，沸点约1277℃；微溶于水，只能溶于含有硼酸、铝（Ⅲ）或铁(Ⅲ)的溶液中。四氟化钚可由钚(Ⅳ)的氧化物、硝酸盐、草酸盐等化合物在有氧气存在的条件下与无水氟化氢进行高温反应而制得。四氟化钚也是还原法制金属钚的原料。六氟化钚在-180℃时是白色固体，液态和气态呈棕色到红棕色，熔点为 51.59℃，沸点为62.16℃；六氟化钚在热力学上是不稳定的，它是一个很强的氧化剂；能与四氟化铀、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳等反应生成四氟化钚，与潮湿空气或水发生非常激烈的反应;六氟化钚由于α辐解而不断生成四氟化钚。六氟化钚可由二氧化钚或四氟化钚在500～700℃高温下与氟气反应制得。钚(Ⅵ)的其他氟化物有PuO2F2、M2PuO2F4·H2O和MPuO2F3·H2O（M为NH4、Na、K等）。

三氯化钚是蓝至绿色的固体，熔点为750℃，沸点为1767℃；易吸潮，易溶于酸和水。三氯化钚可由多种方法制备，通常由二氧化钚与光气在高温下反应而制得，在制备中，大多数其他元素生成挥发性的氯化物，而三氯化钚不挥发，因而钚的纯度较高。三氯化钚也是制备金属钚的一种化合物。四氯化钚是不稳定化合物，容易分解，不易制得。钚(Ⅳ)的其他氯化物有 M2PuCl6(M为Cs、Rb、K、Na等）。

其他已经制得的化合物还有：三溴化钚，熔点约为681℃；三碘化钚，熔点约777℃。

氧化物

二氧化钚是绿棕色到黄棕色的固体，在氦气中的熔点为2280±30℃，蒸气压很低；它的化学惰性很大，在盐酸和硝酸中溶解极慢且不完全，在沸腾的氢溴酸中溶解较快，用硫酸氢钠等熔剂在熔融条件下可溶解二氧化钚；高温下二氧化钚可与氟化氢反应生成三氟化物，有氧气存在时生成四氟化物；高温下与氟作用生成六氟化钚，与锌镁合金反应还原生成金属钚。由于二氧化钚具有高熔点、辐照稳定、同金属互容以及容易制备等特性，是核燃料的一种适用的组成形式。二氧化钚可由金属钚或其化合物(磷酸盐除外)在空气中灼烧制得，也可由含氧化合物在真空或惰性气氛中加热到1000℃而制得。β三氧化二钚的熔点为2085±25℃；可由二氧化钚与碳在氦中加热到 1625℃制得。α三氧化二钚可由在真空中加热二氧化钚到 1650～1800℃ 而制得。α′三氧化二钚由二氧化钚熔化时损失氧而制得，其熔点为2360±20℃。

碳化物

已知有二碳化三钚、碳化钚、三碳化二钚和二碳化钚。室温下碳化钚在空气中稳定，但在 400℃时则剧烈燃烧；不与冷水作用，但与热水反应生成三价氢氧化物、氢和甲烷的混合物，以及少量的其他碳氢化合物；碳化钚与冷硝酸作用很慢。三碳化二钚的化学性质与碳化钚略有不同，三碳化二钚在高温下的氧化作用及在酸和沸水中的水解作用都比碳化钚弱。钚的碳化物可由金属钚、二氧化钚或氢化钚在高温下与石墨反应而制得。反应条件不同，可以制得不同组分的钚的碳化物。钚的碳化物由于具有较高的导热性、低的蒸气压和较大的钚密度，可以做核反应堆的燃料。

氮化物

已知钚的唯一氮化物为氮化钚。氮化钚在氩气氛中熔点为2450±50℃；遇冷水缓慢水解并生成二氧化钚，氮化钚易溶于无机酸中；与氮化铀能形成一系列固溶体。氮化钚具备核燃料的某些特性，如熔点高、钚密度高和好的导热性，但它的主要缺点是在高温下挥发性较高和易分解。氮化钚可由氢化钚与氮在高于 230℃时反应而制得。

草酸盐

钚(Ⅲ)的草酸盐Pu2(C2O4)3·10H2O和钚(Ⅳ)的Pu(C2O4)2·6H2O都是难溶性化合物， 随着加热，它们逐渐失去其结晶水，随后分解，最终产物为二氧化钚。钚的草酸盐可由钚的相应氧化态的盐的稀酸溶液与草酸或草酸钠沉淀而制得。（见彩图）

参考书目

1. J.M.克利夫兰著，《钚化学》，翻译组译：《钚化学》科学出版社，北京，1974。 (J.M.Cleveland， The Chemistry of Plutonium，Gordon & Breach， New York，1970.)
2. C.克勒尔著，《超铀元素化学》翻译组译：《超铀元素化学》，原子能出版社，北京，1977。(C.Keller，TheChemistry of the Transuranium Elements， Verlag Chemie， Weinheim， 1971.)