§ 7. Уран, нептуний, плутоний и америций

     Химические свойства. В свободном состоянии уран, нептуний, плутоний и америций — блестящие серебристые металлы большой плотности, в порошкообразном состоянии они пирофорны. Наиболее распространенными методами получения этих элементов в металлическом состоянии является восстановление их фторидов щелочными или щелочно-земельными металлами или электролиз расплавов их солей.

     Уран, нептуний и плутоний могут быть получены также металло-термическим восстановлением из карбидов металлическим вольфрамом или танталом.

     Характерной особенностью всех четырех металлов является способность образовывать несколько полиморфных модификаций с относительно низкими температурами плавления, что объясняется влиянием вклада f-электронов в металлическую связь. Все эти металлы сплавляются друг с другом в широком интервале концентраций и проявляют способность к образованию интерметаллических соединений. Все они обнаруживают высокую химическую активность, которая возрастает от урана к америцию.

     Химические свойства урана изучены методами классической химии. На первых этапах получения и исследования трех других элементов характерно использование радиохимических и микрохимических методов. В дальнейшем открытие долгоживущих изотопов и создание промышленных реакторов позволило изучать их свойства методами макрохимии. Для всех четырех элементов в металлическом состоянии характерно взаимодействие с водородом, азотом и другими элементами. Все они окисляются кислородом воздуха с образованием оксидов (табл. 7).

Т а б л и ц а  7. Основные оксиды урана, плутония, нептуния и америция
Элемент	Состав оксидов
Уран	UO	-	UO2	U4O8	U2O5	U3O8	UO3
Нептуний	NpO	-	NpO2	-	Np2O5	-	-
Плутоний	PuO	Pu2O3	PuO2	-	-	-	-
Америций	AmO	Am2O3	AmO2	-	-	-	-

     Гидриды рассматриваемых элементов типа МеН₂ и МеН₃ занимают промежуточное положение между солеподобными гидридами и гидридами типа твердых растворов водорода в металле.

     При взаимодействии рассматриваемых элементов с азотом образуются нитриды. Для урана получены нитриды различного состава: UN, U₂N₃ и UN₂. Для элементов тяжелее урана известны только мононитриды состава MeN, которые очень быстро гидролизуются водой и кислотами. Теплопроводность мононитридов для элементов от урана до америция больше, чем оксидов, поэтому их можно рассматривать как потенциальное ядерное горючее для реакторов-размножителей.

     Все элементы от урана до америция способны образовывать металлорганические соединения. Наиболее подробно изучены циклопен-тадиенильные производные состава Me(C₅H₅)₄ и их галогензамещенные Ме(С₅Н₅)₃Г или Ме(С₅Н₅)₂Г₂, где Me — уран, нептуний. Начиная с плутония, образуются трициклопентадиенильные производные Ме(С₅Н₅)₃. Как три-, так и тетрадиенильные производные устойчивы термически и возгоняются в вакууме без разложения.

     Химия водных растворов нептуния, плутония и америция исследована в основном с использованием миллиграммовых масс этих элементов несмотря на то, что все они доступны в килограммовых количествах. Это обусловлено высокой массовой активностью даже наиболее долгоживущих изотопов этих элементов, которая возрастает от нептуния к америцию (см. табл. 9). Изучение химии водных растворов элементов от урана до америция осложняется также их склонностью к гидролизу и комплексообразованию и многообразием их степеней окисления. Все рассматриваемые элементы в степенях окисления +3 и +4 находятся в водных растворах (в отсутствие процессов гидролиза и комплексообразования) в виде гидратированных ионов состава [Ме(Н₂О)_x]ⁿ⁺. Число молекул воды, входящих в состав координационной сферы, зависит от атомного номера и степени окисления элемента. В степени окисления +4 и выше для 5f-элементов характерно образование прочной, связи с двумя атомами кислорода. Это проявляется в большой устойчивости диоксидов типа MeO₂ и в том, что в степенях окисления +5 и +6 актиноиды в водных растворах и большинстве кристаллических соединений присутствуют в виде диоксиионов МеО⁺₂ (название с окончанием «оил», например нептуноил) и МеО₂²⁺ (название с окончанием «ил», например нептунил)^*. Эти ионы отличаются от ионов типа Me⁺ и Me²⁺ большей концентрацией заряда на центральном атоме и большим радиусом. В водных растворах. при отсутствии гидролиза и комплексообразования они существуют в форме аквакомплексов [MeO₂H₂O)₆]⁺ и [МеО₂(Н₂О)₆]²⁺.

     Сопоставление склонности к гидролизу и комплексообразованию каждого из рассматриваемых элементов в различных степенях окисления показывает, что она изменяется в ряду МеО⁺₂ < МеО²⁺₂  Ме³⁺ < Me⁴⁺.

     В табл. 8 и 9 представлены значения формальных окислительно-восстановительных потенциалов рассматриваемых элементов в растворе НС1O₄ (1 моль/л) и в растворе NaOH (1 моль/л). Сопоставление данных табл. 8 и 9 показывает увеличение устойчивости высших степеней окисления в щелочной среде по сравнению с кислой.

     

Таблица  9. Формальные окислительно-восстановительные потенциалы актиноидов в растворе NaOH
E, B
+1	-	-	-	-	-	Am(1,05)
0	-	Am(0,19)	Pu(0,75)  Am(0,58)  Np(0,39)	Am(0,65)  Pu(0,23)  Np(0,11)	Pu(0,51)  Np(0,43)	Pu(0,85)  Np(0,59)
-1	-	Pu(-0,95)	-	-	U(-0,62)	-
-2	-	Np(-1,76)	-	-	-	-
-3	U(-2,17)  Np(-2,25)  Pu(-2,42)  Am(-2,71)	U(-2,14)	-	-	-	-

     Степень окисления +3. Устойчивость степени окисления +З возрастает в ряду уран — америций (табл. 8 и 9). Если уран и нептуний в этой степени окисления очень неустойчивы [U (III) разлагается водой. Np (III) быстро окисляется кислородом воздуха], то Рu (III) на воздухе заметно окисляется только в щелочных растворах. Для америция эта степень окисления является наиболее характерной.

     Актиноиды в степени окисления +3 являются химическими аналогами лантаноидов, но обладают более сильно выраженной способностью к комплексообразованию. К труднорастворимым соединениям этих элементов следует отнести гидроксиды, фториды, иодаты, двойные сульфаты, оксалаты, фосфаты. В качестве носителей для соосаждения микроколичеств элементов в этой степени окисления могут быть использованы LaF₃, KLa(SO₄)₂, BiPO₄ и др.

     Склонность к комплексообразованию актиноидов в степени окисления +3 изменяется в ряду: U < Np < Pu  Am. Координационные числа актиноидов в этой степени окисления, как и у лантаноидов, обычно равны 6 или 8.

     Степень окисления +4. Уран и нептуний в степени окисления +4 устойчивы в водных растворах, но медленно окисляются кислородом воздуха с образованием UO²⁺₂ и NpO⁺₂ соответственно. Рu (IV) устойчив в сильнокислых растворах. Америций, кюрий и калифорний в этой степени окисления получены в виде оксидов и фторидов и в водных растворах в виде фторидных, фосфатных и фосфоровольфраматных (Р : W = 1 : 11 и 2 : 17) комплексов.

     Реакции диспропорционирования для актиноидов в степени окисления +4 известны для плутония и америция. В слабокислых растворах в отсуствие комплексообразующих веществ плутоний диспропорциониоует по схеме

     2Pu⁴⁺ + 2H₂O  PuO⁺₂ + Pu³⁺ + 4H⁺      Pu⁴⁺ + PuO⁺₂  Pu³⁺ + PuO²⁺₂            3Pu⁴⁺ + 2H₂O  2Pu²⁺ + PuO²⁺₂ + 4H⁺.

     Америции в степени окисления +4 очень неустойчив и быстро диспропорционирует по схеме

     2Am⁴⁺ + 2H₂O  Am³⁺ + AmO⁺₂ + 4H⁺ причем в присутствии SO^2-₄-ионов, играющих роль катализаторов, имеет место реакция

     Am⁴⁺ + AmO⁺₂  Am³⁺  AmO²⁺₂.

     В присутствии комплексообразующих веществ устойчивость Pu(IV) и Am (IV) к диспропорционированию увеличивается.

     Актиноиды в степени окисления +4 являются химическими аналогами тория и церия (IV) в большей степени, чем гафния и циркония. Труднорастворимыми соединениями в степени окисления +4 являются гидроксиды, фториды, иодаты, пероксиды, фосфаты, а также карбонаты и оксалаты (последние растворяются в присутствии избытка карбонатов и оксалатов щелочных металлов и аммония). В качестве носителей для выделения элементов в этой степени окисления могут быть использованы труднорастворимые соединения тория, церия (IV) и циркония. В степени окисления +4 эти элементы являются сильны комплексообразователями, причем устойчивость комплексных соединений, обладающих электронной конфигурацией благородных газов возрастает с увеличением ионного потенциала, т. е. с увеличе-нием атомного номера элемента. Наиболее характерными координационными числами актиноидов в степени окисления +4 являются 8 или 10.

     Степень окисления +5. В этой степени окисления все рассматриваемые элементы существуют в форме диоксиионов состава МеО⁺₂ Наиболее устойчива эта степень окисления для нептуния, для которого диспропорционирование по схеме

     2NpO⁺₂ + 4H⁺  Np⁴⁺ + NpO²⁺₂ + 2H₂O протекает только в сильнокислых растворах.

     U(V) в форме иона UO⁺₂ устойчив в узком интервале кислотности при рН 2,5. Область существования этой формы для плутония несколько шире рН(26). В более кислых растворах U(V) и Pu(V) быстро диспропорционируют с образованием Me(IV) и Me(VI). Изучение реакций диспропорционирования Am(V) осложняется автора-диолизом, приводящим, в частности, к самовосстановлению Am(V) и Am(VI). Наблюдаемая реакция диспропорционирования Am(V) отвечает уравнению

     3AmO⁺₂ + 4H⁺  2AmO²⁺₂ + Am³⁺ + 2H₂O.

     Образование Am³⁺ объясняется крайней неустойчивостью в водных растворах Am(IV).

     Ионная форма существования всех рассматриваемых элементов в степени окисления +5 (однозарядный ион МеО⁺₂ большого радиуса) предопределяет их химические свойства в этой степени окисления — малую склонность к гидролизу и комплексообразованию. Имеющиеся в литературе сведения о химии рассматриваемых элементов в этой степени окисления очень скудны. Получены комплексные соединения Np(V) с F^-, СН₃СОС^- и CO^2-₃. Из них представляют определенный интерес труднорастворимые двойные карбонаты состава К₃[МеО₃(СО₃)₂], где Me = Np, Pu, Am.

     По свойствам диоксиион МеО⁺₂ проявляет большую аналогию с МеО²⁺₂ чем с Me⁺. Это выражается в одинаковых типах химической связи и геометрии комплексных соединений, образуемых диоксиионами.

     В отличие от комплексов, образуемых рассматриваемыми элементами в степенях окисления +3 и +4, для диоксиионов не наблюдается определенной закономерности в устойчивости образуемых ими комплектов при изменении атомного номера элемента. В зависимости от типа лиганда может наблюдаться как уменьшение, так и возрастание устойчивости образующихся комплексных соединений в ряду уран — америций.

     Степень окисления +6. В этой степени окисления рассматриваемые элементы находятся, в виде ионов MeO²⁺₂. Для урана эта степень окисления является наиболее устойчивой. Соединения нептуния и плутония могут быть получены при действии сильных окислителей на Np(V) или Pu(IV) и устойчивы в растворах хлорной и соляной кислот. В азотнокислых растворах происходит восстановление соединении шестивалентных нептуния и плутония продуктами радиолиза азотной кислоты. Америций в степени окисления +6 является очень сильным окислителем. Соединения Am(VI) получаются лишь при действии на Am(III) такого сильного окислителя, как персульфат аммония в присутствии ионов серебра при высоких температурах (85—90^° С) и низкой кислотности раствора (с < 0,2 моль/л). Для нептуния и америция в степени окисления +6 в сильнощелочных растворах (с >10 моль/л) возможно протекание реакций диспропорционирования по схеме

     2Me(VI)  Me(V) + Me(VII).

     Скорость реакции диспропорционирования очень велика. Это объясняется тем, что участвующие в реакции ионные формы не претерпевают серьезных структурных изменений в отличие от процессов диспропорционирования Me(IV) и Me(V), сопровождающихся образованием или разрушением «ильных» группировок.

     Среди рассматриваемых элементов в степени окисления +6 наиболее полно изучено химическое поведение U (VI). Уран в этой степени окисления, как и его соседи, проявляет двойственность химических свойств. С одной стороны, наблюдается некоторая аналогия с молибденом и вольфрамом, например в образовании летучих гексафторидов, оксигалогенидов,, оксианионов и некоторых других. Тем не менее аналогия эта очень поверхностная. Различие между диоксиионами МеО²⁺₂ этих элементов очевидно. Так, в противоположность молекулярному типу оксихлоридов MoO₂F₂ и WO₂F₂ группы О—U—О связаны друг с другом фторидными мостиками. Структура «ильной» группировки MeO²⁺₂ для всех этих элементов (U, Np, Pu) линейна в отличие от аналогичной группировки, образуемой вольфрамом.

     С другой стороны, уран в степени окисления +6 сходен с соседними актиноидными элементами — с нептунием, плутонием и америцием. Это проявляется в изоморфизме многих соединений этих элементов с аналогичными соединениями U(VI). Особенно аналогия рассматриваемых f-элементов в степени окисления +6 проявляется в их поведении в водных растворах.

     Все галогениды, нитраты, перхлораты, сульфаты и многие другие соединения U(VI)—Am(VI) хорошо растворимы. К трудно растворимым относятся соединения с гидроксид-ионом, а также иодаты, фосфаты и двойные ацетаты состава Na[MeO₂(CH₃COO)₃].

     Несмотря на большую аналогию химических свойств этих элементов в одной и той же степени окисления, необходимо учитывать pазличия в их поведении с окислительно-восстановительными реагентами. Так, под действием H₂O₂ уран(VI) образует труднорастворимыи пероксид уранила [UO₂(OO)(H₂O₄)], который играет важную роль в химии и технологии урана. При взаимодействии нептуния, плутония и америция в степени окисления +6 с пероксидом водорода происходит их восстановление до более устойчивых степеней окисления. В водных растворах диоксиионы MeO²⁺₂ подвержены гидролизу с образованием моно- и полиядерных продуктов. Склонность к гидролизу уменьшается в ряду UC²⁺₂ > NpO²⁺₂ > PuO²⁺₂.

     Для рассматриваемых элементов в степени окисления +6, несмотря на небольшой заряд и большой размер иона MeO²⁺₂, известно значительное число комплексных соединений. Связь металл — лиганд в этих соединениях носит в основном ковалентный характер. Координационное число MeO²⁺₂ равно 6.

     Степень окисления +7. Эта степень окисления характерна для нептуния, плутония и америция. Наиболее устойчивой она является для нептуния (см. табл. 8 и 9), и большинство данных по химическому поведению семивалентных актиноидов получено при исследовании этого элемента. Основным методом получения всех трех элементов в степени окисления +7 является окисление в щелочной среде их шестивалентных форм сильными окислителями, например озоном, а также радикалами ОН и ионом О^-, образующимися при радиолизе водных растворов, насыщенных N₂O.

     Соединения нептуния и плутония в степени окисления +7 могут быть получены и при действии более мягких окислителей, например гипобромита, персульфата и др., а также электрохимическим окислением. Методами получения соединений нептуния и америция в этой степени окисления могут служить реакции диспропорционирования Me(VI). Устойчивость степени окисления +7 рассматриваемых элементов существенно возрастает с увеличением концентрации щелочи. В кислых растворах семивалентное состояние известно только для нептуния (см. табл. 8 и 9).

     В химическом поведении нептуния, плутония и америция в степени окисления +7 наблюдается двойственный характер — кроме общности их свойств, как 5f-элементов, они проявляют аналогию с d-элементами (рением и технецием). Рассмотрение аналогии свойств актиноидов с d-элементами показывает, что с увеличением степени окисления наблюдается все большее расхождение в их поведении. Особенно четко это проявляется для нептуния, плутония и америция в степени окисления +7 и d-элементов. Тем не менее обнаружено формальное сходство некоторых твердых соединений этих элементов, изоморфных с пертехнетатами, перренатами, а также с производными анионов ReO^5-₆ и ТсO^5-₆.

     В выяснении сходства поведения семивалентных актиноидов важную роль играет установление форм существования их в твердых соединениях и в растворах. В твердой фазе доказано существование ионов МеO^5-₆, МеO^3-₅, [Me₂O₈(OH)₂]^4- и МеО^-₄. Наиболее вероятными и установлеными экспериментально формами семивалентных нептуния и плутония в щелочных растворах являются гидратированные формы аниона МеО^3-₅ с координационными числами от 6 до 10 и с числом координированных молекул воды от 0 до 5.

     Из щелочных растворов Np(VII) и Pu(VII) могут быть выделены в виде трудно растворимых солей тяжелых щелочных и щелочно-зeмельных металлов, а также с некоторыми сложными катионами, например [(C₂H₅)₄N]⁺, [Co(NH₃)₆]^3- и др.

     В кислых растворах наиболее вероятной формой, установленной для Np(VII), является катион NpO⁺₃. Этот катион очень неустойчив и обладает, как и NpO⁺₂, малой склонностью к комплексообразованию. Наиболее устойчивые комплексы ион NpO⁺₃ образует с фосфат- и карбонат-ионами.

     Методы выделения и разделения. Уран довольно широко распространен в природе (содержание урана в земной коре 10^-3% по массе). Основным источником получения этого элемента являются урановая смоляная руда и карнотит, а в последнее время и другие, более бедные урановые руды. Выделение урана из природных объектов производится путем кислотного или карбонатного выщелачивания его после предварительного обогащения руды. Окончательное извлечение урана из растворов осуществляется методами осаждения, экстракции, сорбции и др. Выбор схемы извлечения урана определяется составом руды и необходимостью отделения его не только от сопутствующих элементов, но и от продуктов радиоактивного распада.

     Среди осадительных методов выделения урана наибольшее распространение получил карбонатный метод. Суть этого метода заключается в том, что шестивалентный уран образует с карбонатом аммония растворимый карбонатный комплекс, в то время как большинство сопутствующих элементов переходят в твердую фазу. Возможно также осаждение урана в виде труднорастворимых соединений, например фосфатов, пероксида и др.

     Из экстракционных методов наибольшее значение имеет экстракция U(VI) из азотнокислых растворов кислородсодержащими экстрагентами (простыми и сложными эфирами, кетонами и др.). Преимуществом экстракционного выделения урана в виде нитрата уранила является высокая избирательность процесса. В технологии урана широко используется ТБФ. Из растворов, содержащих смеси анионов, U(VI) экстрагируется третичными аминами, например триоктил-амином.

     В технологии урана широко применяется сорбция урана из карбонатных сред с использованием сильноосновных анионитов. В лабораторной практике наряду с ионообменными нашли применение методы распределительной хроматографии. При этом используют гидрофобные инертные носители, например, фторопласт-4; в качестве неподвижной фазы применяются алкилфосфорные кислоты и амины.

     Основным методом получения нептуния, плутония и америция является облучение урана, нептуния и плутония медленными нейтронами в реакторах (с последующим бета-превращением). Поэтому наиболее сложной проблемой выделения этих элементов в чистом виде является отделение их от облучаемого элемента и друг от друга. Решение этой задачи основано на том, что для каждого элемента рассматриваемой группы характерна своя устойчивая степень окисления для урана +6, для нептуния +5, для плутония +4 и для америция +З. Наиболее эффективными являются ионообменные и экстракционные методы. Использование для целей разделения анионообменных смол связано с образованием этими элементами в концентрированных соляно- и азотнокислых растворах анионных комплексов, сорбционная способность которых уменьшается в ряду Pu(IV)> Np(IV)  Th(IV)  U(VI) > Np(VI) > Pu(III) > Np(V). Основой экстракционных методов разделения также является различие в поведении рассматриваемых элементов в различных степенях окисления. Для систем, в которых экстракция протекает по сольватному механизму (например, при экстракции ТБФ, экстракционная способность уменьшается в ряду Me(IV) > Me(VI) > Me(III) > Me(V), а для элементов в одной и той же степени окисления Pu(IV) > Np(IV) >>U(IV); U(VI) > Np(VI) > Pu(VI).

     Если имеет место экстракция с образованием внутрикомплексных соединений (ТТА и др.), то характер изменения экстракционной способности будет иным: Me(IV) > Me(III) > Me(VI) и Me(V). Неодинаковое поведение рассматриваемых элементов в различных степенях окисления используется также при их экстракционном разделении с помощью алкилфосфорных кислот и аминов.

     Меньшее значение для целей разделения и выделения элементов рассматриваемой группы имеют осадительные методы. Эти методы сыграли большую роль при создании первых технологических схем переработки облученного топлива, а в настоящее время находят применение в препаративной и аналитической химии рассматриваемых элементов. В осадительных методах используется малая растворимость фторидов^, двойных сульфатов и фосфатов Ме(+3) и Ме(+4). Труднорастворимыми соединениями элементов в степенях окисления +5 и +6 являются двойные карбонаты состава и двойные ацетаты , соответственно.

     Методы определения. Наиболее распространенными методами определения урана являются обычные методы аналитической химии: гравиметрические, титриметрические, фотометрические, электрохимические и др. Гравиметрические методы определения урана находят ограниченное применение, в частности, для анализа продуктов с высоким содержанием урана. Эти методы основаны на осаждении U(IV) и U(VI), которые образуют многочисленные труднорастворимые соединения. Наиболее распространенной весовой формой урана является U₃O₈. Гравиметрические методы определения нептуния, плутония и америция основаны на осаждении из растворов труднорастворимых соединений Me(IV); при этом весовой формой является МеО₂.

     Среди титриметрических методов определения урана, нептуния и плутония наибольшее распространение имеют методы, основанные на окислительно-восстановительных реакциях [переходы: U(IV)— U(VI), Pu(III) — Pu(IV), Pu(IV) — Pu(VI)]. Применение этих методов для. определения америция ограничено процессами авторадиолиза. Из других методов объемного анализа используется комплексометрическое титрование с применением ЭДТА.

     Колориметрические и спектрофотометрические методы применимы для определения всех элементов от урана до америция, особенно для установления степени окисления исследуемого элемента в растворе. Это возможно благодаря тому, что для каждого элемента в определенной степени окисления наблюдаются характерные спектры поглощения. Так, полосы поглощения иона UO²⁺₂ имеют максимум в ультрафиолетовой области спектра, a U(IV)—в видимой. Для определения степени окисления америция используются следующие полосы поглощения: для Am³⁺—812, для AmO⁺₂—719, для AmO²⁺₂ — 996 нм. На яркой люминесценции иона UO²⁺₂ при возбуждении ультра-фиолетовым излучением основан люминесцентный метод определения урана. Этот метод является очень специфичным и одним из наиболее чувствительных методов определения этого элемента (10^-10 г).

     Из электрохимических методов наиболее широкое распространение получили методы полярографии и кулонометрии. Большим преимуществом этих методов является возможность дистанционного и автоматического контроля при анализе плутония, нептуния и америция.

     Радиометрический анализ используется для определения всех рассматриваемых элементов. Однако для наиболее важных изотопов нептуния и урана (²³⁷Np и ²³⁸U), являющихся альфа-излучателями, непосредственный радиометрический метод обладает низкой чувствительностью вследствие малой массовой активности этих изотопов (см. табл. 5). Для определения урана может быть использована как -, так и -, -спектроскопия продуктов его радиоактивного распада. Эти методы применяются наряду с методами микрорадиографии для анализа урановых руд и горных пород.

     Для определения урана может быть использован также метод изотопного разбавления с использованием ²³³U в качестве радиоактивного индикатора. Этот метод широко применяется при определении урана в широком диапазоне концентраций (от микрограммовых до граммовых масс). -Радиометрические методы определения ²³⁹Рu и ²⁴¹Аm достаточно чувствительны и могут быть использованы для определения микрограммовых количеств плутония и индикаторных количеств америция. Определение ²³⁹Рu, получаемого облучением урана в ядерном реакторе, осложняется образованием других -радиоактивных изотопов плутония (^{238, 240, 241, 242}Рu). Процентное содержание этих примесей непостоянно и определяется изотопным составом урана. Анализ таких препаратов плутония производится с помощью -спектрометров. Для определения америция применяется также -радиометрия, использующая -линию с энергией 69,6 КэВ.

     Применение. Практическое использование элементов рассматри-ваемой группы в большинстве случаев определяется их ядерно-физи-ческими характеристиками, а не химическими свойствами.

     Многие изотопы рассматриваемых элементов способны к делению под действием нейтронов и используются в качестве ядерного топлива.

     К наиболее важным из них относятся ^{233, 236}U, ²³⁹Pu, делящиеся под действием медленных нейтронов. ²⁴²Аm имеет очень большое сечение деления (7,210^-25 м²), и следовательно, малую критическую массу, что позволяет использовать этот изотоп в качестве ядерного топлива в небольших реакторах, пригодных для космических исследований. ²³⁸Рu служит источником получения ядерного топлива — ²³⁹Рu.

     Важной областью применения рассматриваемых элементов является изготовление на основе ²³²U и ²³⁸Рu изотопных источников. Эти источники могут быть использованы для получения электрической энергии, теплоты, а также механической энергии. В частности, изотопные источники тока на основе ²³⁸Pu использовались в космических летательных аппаратах для целей термостатирования замкнутых объектов с электронной аппаратурой, для жизнеобеспечения космических орбитальных станций и снабжения их электрической энергией. Кроме того, ²³⁸Pu используется для создания стимуляторов сердечной мышцы, преимуществом которых является большой срок действия (около 10 лет). ²³⁸Pu и ²⁴¹Аm применяются в качестве источников -излучения. Изотоп ²⁴¹Аm, испускающий -кванты с энергией 59,6 кэВ, используется в качестве источника возбуждения в рентгенофлюоресцентном анализе.

• Известны многочисленные твердые соединения актиноидов в степенях окисления +5 и +6, не содержащие групп МеO₂ в качестве структурных единиц, например NpOF₃, CsPuF₃, Li₇NpO₆, Li₆AmO₆ и др. Однако при их растворении происходит образование диоксиионов.    ** Метод соосаждения с фторидами лантана и церия позволил впервые в 1948 г. обнаружить ²³⁹Рu в природе.