プルトニル

プルトニルイオンは、酸化状態+6のプルトニウムのオキシカチオンであり、化学式はPuO ²⁺ ₂である。ウラニルイオンと同形構造であり、ウラニルイオンと比較してM-O結合がわずかに短い。プルトニルイオンは容易にプルトニウム(III)に還元される。プルトニルイオンは、特に酸素供与原子を持つ配位子と多くの錯体を形成する。プルトニル塩は、核燃料再処理において重要である。

プルトニルイオンの化学はウラニルイオンの化学と非常によく似ている。^{[ 1 ] [ 2 ]}どちらのイオンも直線状で、金属原子は2つの酸素原子の中間に位置する。2つのイオンの多くの化合物は同形構造である。同じ配位子セットを持つ錯体では、 ν _Pu–O非対称伸縮振動数は約 20  cm ⁻¹低く、約 910  cm ⁻¹である。^{[ 3 ]}このことから、Pu–O 結合は U–O 結合よりわずかに弱いだけであると推測できる。電子構造も似ている。^{[ 4 ]}

水溶液中では、加水分解挙動にいくつかの違いがあり、log β * 値（β *の定義）だけでなく、生成可能なポリマー種の性質にも違いが見られます。下の表では、1,2 化学量論とは、アクチニルイオン 1 個と水酸化物イオン2 個からなる種を意味します。これは、プルトニルとウラニルの間に顕著な違いが見られる数少ない例の 1 つです。 

単核および二核加水分解種において、 842 nmと845  nmに明確な光吸収帯が観測された。プルトニルの加水分解は、自然水質汚染の理解において重要である。

もう一つの重要な違いは、プルトニルはウラニルよりもはるかに強力な酸化剤であるという点です。水溶液の標準還元電位は次の表に示されています。

逆に、プルトニルはウラニルよりも還元されやすい。この性質の違いは、後述するPUREX法におけるプルトニウムとウランの分離に利用される。

プルトニルイオンは常に他の配位子と結合しています。最も一般的な配置は、いわゆる赤道配位子がO–Pu–O線に垂直でプルトニウム原子を通る平面上に位置することです。[PuO ₂ Cl ₄ ] ²⁻のように4つの配位子を持つ場合、プルトニウムは歪んだ八面体環境を持ち、配位子原子の正方形が赤道面にあります。硝酸プルトニル、PuO ₂ (NO ₃ ) ₂ 2H _{2 Oでは、}硝酸ウラニルと同様に、赤道面に6つの配位子原子の六角形があり、4つの酸素原子は二座硝酸イオン由来、2つの酸素原子は水分子由来です。硝酸プルトニルは硝酸ウラニルと同様にジエチルエーテルに溶解します。抽出された錯体は電荷を持ちません。これが錯体を有機溶媒に溶解させる最も重要な要因です。また、水分子はエーテル分子に置き換えられます。水溶液中のプルトニルイオンに結合している水分子を、2番目の疎水性配位子に置き換えることで、中性錯体の有機溶媒への溶解度が増加します。これは相乗効果と呼ばれています。^{[ 8 ]}

PUREXプロセスでは、硝酸プルトニルの有機溶媒への溶解性が利用されています。硝酸プルトニルは、好ましい第2配位子としてトリブチルリン酸（CH ₃ CH ₂ CH ₂ CH ₂ O) ₃ PO、TBP）と、好ましい有機溶媒として灯油を用いて抽出されます。水溶液中のプルトニウムを選択的に+3酸化状態に還元し、有機相にウランを残す硫酸第一鉄水溶液で処理することにより回収されます。[ 9 ^{]プルトニル錯体}の化学は、環境汚染に対処するための活発な研究分野です。^{[ 10 ] [ 11 ]}

• 環境中のプルトニウム