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| 名前 | |
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| IUPAC名
酸化キュリウム(III)
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| 体系的なIUPAC名
酸化キュリウム(3+) | |
| その他の名前
酸化第二銅
三二酸化キュリウム | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| センチメートル2O3 | |
| モル質量 | 542 グラムモル−1 |
| 融点 | 2,265 °C (4,109 °F; 2,538 K) |
| 構造 | |
| 六方晶、hP5、体心立方晶、単斜晶 | |
| P-3m1、No.164 | |
| 関連化合物 | |
その他の陽イオン
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酸化ガドリニウム(III)、水酸化キュリウム、三フッ化キュリウム、四フッ化キュリウム、三塩化キュリウム、三ヨウ化キュリウム |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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酸化キュリウム(III)は、化学式Cm 2 O 3で示されるキュリウムと酸素からなる化合物である。これは、2つのキュリウム原子と3つの酸素原子を含む単位格子を持つ結晶性固体である。最も単純な合成式は、金属キュリウム(III)とO 2−との反応である：2 Cm 3+ + 3 O 2− ---> Cm 2 O 3。[1]三酸化キュリウムは、5つの多形体として存在することができる。[2] [3] 2つの形は極めて高温で存在するため、その構造形成に関する実験的研究を行うことは困難である。三酸化キュリウムが取り得る他の3つの形は、体心立方形、単斜晶形、および六方晶形である。[3] [4]酸化キュリウム(III)は白色または淡黄褐色で、水には不溶性であるが、無機酸および鉱酸には溶ける。[5] [6]その合成は1955年に初めて認識されました。[7]
合成
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三二酸化キュリウムはさまざまな方法で製造できます。
- エアロゾル化された三酸化キュリウム：Cm 2 O 3のエアロゾル化プロセスは、複数の実験プロセスを通じて行うことができます。通常、Cm 2 O 3 は、生物系内でのキュリウム金属の影響を発見するための実験手順のためにエアロゾル化されます。[6] [9]
ルート 1:従来のエアロゾル化反応では、出発物質として金属キュリウムを使用します。金属キュリウムは、87.4% の244 Cm、8.4% の243 Cm、3.9% の他のキュリウム同位体、および約 0.3% の娘核種であるプルトニウムの混合物として自然に存在することが発見されていますが、ほとんどの酸化キュリウム(III)のエアロゾル化合成では、プルトニウムを除去するために、トルエン中の硝酸キュリウムとビス(2-エチルヘキシル)リン酸の溶媒抽出によって金属キュリウムが精製されます。[6]次に、精製された硝酸キュリウムにNH 3 OH を加え、得られた沈殿物を収集して脱イオン水ですすいでください。沈殿物 (Cm 2 O 3 ) を溶媒に再懸濁し、何らかの高出力エアロゾル発生器 (例: ラブレースネブライザー) でエアロゾル化します。[6]
方法2：他のエアロゾル化では、精製された硝酸キュリウムにNH 3 OHを添加する代わりに、水酸化アンモニウムを使用して溶液のpH値を9に調整します。溶液の塩基性が増加すると、水酸化キュリウムの沈殿物が生成されます。この沈殿物を濾過して集め、脱イオン水に再懸濁し、ネブライザーを使用して製品をエアロゾル化します。[9]
- 水素ガスによる還元：三塩化キュリウム溶液を純硝酸で蒸発乾固させて硝酸キュリウムを生成する。硝酸キュリウムを空気中で燃焼させると、CmO 2とCm 2 O 3の形成の中間構造であると考えられる酸化キュリウムが生成される。この中間体を真空システムに接続された毛細管に掻き取り、UH 3の燃焼によって生成されるガス状水素で還元する。[8]
構造
体心立方晶と単斜晶は、上記の化学反応によって生成される三酸化キュリウムの最も一般的な多形です。それらの結晶構造は非常に似ています。三酸化キュリウムの多形の一つである体心立方晶は、数週間後には自然に六方晶に変化します。[8]この変化は、 244 Cmの自発的なアルファ崩壊によって起こり、立方晶格子内に放射線損傷効果が生じて六方晶に変形します。[3]実験的に証明されていませんが、単斜晶三酸化キュリウムは、立方晶から六方晶への変化の中間形態である可能性があると推測されています。三酸化キュリウムの体心立方晶は800℃以下の温度で存在し、単斜晶は800℃から1615℃の間で存在し、六方晶は1615℃以上で存在する。[8]
結晶学
三二酸化キュリウムの 3 つの多形構造の格子パラメータを以下に示します。
六角：
（*：2行目に記載されている長さを生成するための特定の温度は示されていません。[8] [10]）
単斜晶系:
（**：これらの長さには不確実性は含まれていませんでした。[11]）
キュービック：
データ
最も安定したキュリウム同位体である248 Cmが発見（および単離）されて以来、三二酸化キュリウム（およびその他のキュリウム化合物）の熱力学的特性に関する実験研究が盛んになってきました。しかし、 248 Cm は mg サンプルでしか入手できないため、248 Cm を含む化合物のデータ収集は、主に他のキュリウム同位体を含む化合物よりも時間がかかります。[3]以下のデータ表は、三二酸化キュリウムについて特に収集されたさまざまなデータを反映しており、その一部は純粋に理論的なものです。しかし、そのほとんどは248 Cm 化合物から得られたものです。 [3] [4] [7] [12] [13] [14]
（*：三酸化キュリウムの異なる合成法では、異なる実験的融点を持つ化合物が生成されることが示されています。このデータ表に示されている融点は、参考文献から収集された融点の平均値にすぎません。[13] [14]）
（**：単斜晶系の特徴）
（***：様々な実験により、三酸化キュリウムの標準モルエントロピーの異なる推定値が算出されています。モスキンは標準モルエントロピーを144.3 J/molK（不確実性なし）と報告しています。ウェストラムとグロンボルドは160.7 J/molK（不確実性なし）の値を報告しており、コニングスの値は167 +/- 5 J/molKと報告されています。[12]）
毒物学
金属キュリウムは放射性核種であり、放射性崩壊時にアルファ粒子を放出する。 [12]半減期は34ミリ秒であるが、三酸化キュリウムを含む多くの酸化キュリウムの半減期は数千年に近い。[7]三酸化キュリウムの形のキュリウムは体内に吸入され、多くの生物学的欠陥を引き起こす可能性がある。キュリウムのLD50は、摂取および吸入で3マイクロキュリー、皮膚からの吸収で1マイクロキュリーである。[15]ある実験では、ラットに酸化キュリウム(III)のエアロゾル粒子が導入された。実験により、吸入された244 Cm 2 O 3は吸入された239 PuO 2と比較して半分の発がん性であることが証明されたが、ラットは依然として皮膚病変、悪性腫瘍、肺腫瘍などの多くの生物学的奇形を患っていた。[9]ラットの少数は肺から粒子状の三二酸化キュリウムを除去することができ、これは三二酸化キュリウムが肺液に部分的に溶解することを示唆している。[9]
アプリケーション
酸化キュリウム(III)は工業用反応および試薬に多用されている。[13] 2009年になっても、三酸化キュリウムなどのアクチニド酸化物は、光と空気に敏感な核分裂および核変換の標的物質を輸送するための保管用途（耐久性の高いセラミックガラス製品の形で）として検討されている。[13]
その他の反応
三酸化キュリウムは高温で酸素ガスと自発的に反応します。[10]低温では、一定時間後に自発的な反応が起こります。三酸化キュリウムは水と反応して水和反応を起こすと仮説が立てられていますが、この仮説を証明する実験はほとんど行われていません。[10]三酸化キュリウムは窒素ガスと自発的にも非自発的にも反応しないことが示されています。[10]
参照
参考文献
- ^ 8. NA (2010). 「分光法による塩化物溶融塩中のオキシ塩化物化合物の形成に関する研究」原子炉研究所放射化学部門。pp. 1-17。
- ^ カニンガム、BB (1964)。「アクチニド元素の化学」。Annual Review of Nuclear Science。14 : 323–346。Bibcode :1964ARNPS..14..323C。doi : 10.1146 /annurev.ns.14.120164.001543。
- ^ abcde Milman, V., Winkler, B., CJ Pickard (2003). 「キュリウム化合物の結晶構造：第一原理研究」Journal of Nuclear Materials (322): 165-179.
- ^ ab Petit, L., Svane, A., Szotek, Z., Temmerman, WM, and GM Stocks (2009). 「第一原理計算によるアクチニド酸化物の電子構造とイオン性」オークリッジ国立研究所、材料科学技術部門。pp. 1-12。
- ^ Norman M. Edelstein、James D. Navratil、Wallace W. Schulz (1984)。アメリシウムとキュリウムの化学と技術。D. Reidel Pub. Co. pp. 167–168。
- ^ abcd Helfinstine, Suzanne Y., Guilmette, Raymond A., Gerald A. Schlapper (1992). 「ファゴリソソーム模擬溶媒システムを用いた酸化キュリウムの試験管内溶解」Environmental Health Perspectives (97): 131-137.
- ^ abc Morss, LR, Fuger, J., Goffart, J. および RG Haire (1983). “三二酸化キュリウム (Cm 2 0 3 )の生成エンタルピーと磁化率.”無機化学(22) : 1993-1996.
- ^ abcdefg Wallmann, JC (1964). 「三酸化キュリウムの構造変化」無機・核化学ジャーナル(26): 2053-2057.
- ^ abcd Lundgren, DL, Hahn, FF, Carlton, WW, Griffith, WC, Guilmette, RA, and NA Gillett (1997). “ F344ラットの肺、肝臓、骨格における244 Cm 2 0 3の吸入単分散エアロゾルの線量反応および239 Pu0 2との比較.”放射線研究(5): 598-612.
- ^ abcde Lumetta, Gregg J., Thompson, Major C., Penneman, Robert A., and P. Gary Eller (2006).アクチニド元素と超アクチニド元素の化学。「キュリウム：第9章」 Springer Pub. Co. Vol.3. pp. 1397-1443。
- ^ ab Rimshaw, SJ, および EE Ketchen (1967)。「キュリウムデータシート」オークリッジ国立研究所 - ユニオンカーバイド社。pp. 42-102。
- ^ abc Konings, RJM (2001). 「いくつかのAm(III)およびCm(III)化合物の標準エントロピーの推定」Journal of Nuclear Materials (295): 57-63.
- ^ abcdスミス、ポール・ケント（1969）。「三酸化キュリウム（Cm 2 O 3）の融点。」無機・核化学ジャーナル（31）：241-245。
- ^ ab Smith, Paul Kent (1970). “Cm 2 O 3の高温蒸発と熱力学的性質.” The Journal of Chemical Physics (52): 4964-4972.
- ^ “放射性核種データシート: キュリウム.”カリフォルニア大学サンディエゴ校。 nd1。
外部リンク
- ウェブサイト
- [1]