- •Таврический национальный университет
- •Лекция № 1. Водород
- •Соединения водорода
- •Литература: [1] с. 330 - 338, [2] с. 411 - 415, [3] с. 262 - 270 Лекция № 2. Элементы VII-a-подгрупы (галогены)
- •Cоединения галогенов
- •Лекция № 3. Элементы via-подгруппы
- •3.1. Кислород
- •Соединения кислорода
- •2Hso4- - 2e- h2s2o8
- •Соединения серы
- •3.3. Подгруппа селена
- •Соединения селена и теллура
- •Литература: [1] с. 359 - 383, [2] с. 425 - 435, [3] с. 297 - 328 Лекция № 4. Элементы va-подгруппы
- •Соединения азота
- •4.2. Фосфор
- •Соединения фосфора
- •4.3. Элементы подгруппы мышьяка
- •Соединения мышьяка, сурьмы и висмута
- •Литература: [1] с. 383 - 417, [2] с. 435 - 453, [3] с. 328 - 371 Лекция № 5. Элементы iva-подгруппы
- •5.1. Углерод
- •Соединения углерода
- •5.2. Кремний
- •Соединения кремния
- •5.3. Германий, олово, свинец
- •Соединения германия
- •Соединения олова
- •Соединения свинца
- •Литература: [1] с. 417 - 435, 491 - 513, [2] с. 453 - 472, [3] с. 371 - 409 Лекция № 6. Элементы iiia-подгруппы
- •Соединения бора
- •6.2. Алюминий
- •Соединения алюминия
- •6.3. Подгруппа галлия
- •Соединения элементов подгруппы галлия
- •Литература: [1] с. 608 - 619, [2] с. 472 - 481, [3] с. 412 - 446 Лекция № 7. Элементы iia-подгруппы
- •7.1. Бериллий
- •Соединения бериллия
- •7.2. Магний
- •Соединения магния
- •7.3. Щелочноземельные металлы
- •Соединения щелочноземельных металлов
- •Литература: [1] с. 587 - 599, [2] с. 481 - 486, [3] с. 447 - 460
- •7.4. Элементы ia-подгруппы (щелочные металлы)
- •Соединения щелочных металлов
- •Литература: [1] с. 543 - 551, [2] с. 486 - 489, [3] с. 461 - 470 Лекция № 8. Общая характеристика d-элементов. Элементы iiiв - vb подгрупп (подгруппы скандия,титана и ванадия)
- •8.1. Общая характеристика d-элементов
- •8.2. Элементы iiiв подгруппы (подгруппа скандия)
- •Соединения элементов подгруппы скандия
- •8.3. Элементы ivв подгруппы (подгруппа титана)
- •Соединения титана, циркония и гафния
- •8.4. Элементы vв подгруппы (подгруппа ванадия)
- •Соединения ванадия, ниобия и тантала
- •Литература: [1] с. 619 - 633, [2] с. 489 - 523, [3] с. 478 - 481, 499 - 520 Лекция № 9. Элементы viв- и viiв-подгрупп
- •9.1 Элементы viв-подгруппы (подгруппа хрома)
- •Соединения хрома, молибдена и вольфрама
- •9.2. Элементы viiв-подгруппы (подгруппа марганца)
- •Соединения маргнаца, технеция и рения
- •Литература: [1] с. 633 - 645, [2] с. 523 - 539, [3] с. 521 - 548 Лекция № 10. Элементы viiib-подгруппы
- •10.1. Элементы триады железа
- •Соединения железа
- •Соединения кобальта
- •Соединения никеля
- •Литература: [1] с. 650 - 679, [2] с. 540 - 550, [3] с. 548 - 584
- •10.2. Платиновые металлы
- •Соединения рутения и осмия
- •Соединения родия и иридия
- •Соединения палладия и платины
- •Лекция № 11. Элементы ib- и iib-подгрупп
- •11.1 Элементы ib-подгруппы (подгруппы меди)
- •Соединения меди
- •Соединения серебра
- •Соединения золота
- •11.2. Элементы iib-подгруппы (подгруппа цинка)
- •Соединения цинка и кадмия
- •Соединения ртути
- •Литература: [1] с. 551 - 563, 599 - 608, [2] с. 550 - 554, [3] с. 585 - 602 Лекция № 12. Химия f-элементов
- •12.1. Лантаниды
- •Соединения лантанидов
- •12.2. Актиниды
- •Соединения актинидов
- •Лекция № 13. Инертные газы
- •13.1. Гелий. Неон. Аргон
- •13.2. Элементы подгруппы криптона
- •Соединения криптона, ксенона и радона
- •Список рекомендуемой литературы
- •Оглавление
Соединения актинидов
Соединения со степенью окисления +3. Степень окисления +3 проявляют все актиниды, однако для первых элементов, особенно для тория и протактиния, степень окисления +3 не характерна.
Если не учитывать окислительно-восстановительную активность, свойства соединений в степени окисления +3 сходны со свойствами соответствующих соединений лантанидов. Гидроксиды актинидов с четко выраженными основными свойствами малорастворимые в воде, легко реагируют с кислотами. Из солей хорошо растворимыми являются нитраты, сульфаты, галогениды. Трудно растворимы фториды и фосфаты.
Соединения тория, протактиния, урана и нептуния – сильные восстановители. Например, они оксиляются водой:
2U+3Cl3 + 4H2O = 2U+4(OH)2Cl2 + H2 + 2HCl
Восстановительная активность соединений плутония(III) проявляется менее энергично, однако в водных растворах они легко окисляются кислородом воздуха.
Соединения со степенью окисления +4. Степень окисления +4 наиболее типична для тория и плутония, а также проявляется у протактиния, урана, нептуния, америция и кюрия. В химическом отношении соединения актинидов(IV) сходны с соединениями церия(IV) и соединениями d-элементов IV-группы (подгруппа титана).
Известны кристаллические оксиды – AnO2 – некоторые из них тугоплавкие, например температура плавления ThO2 составляет 3050 ºC, а UO2 - 2176 ºC. Оксиды в воде практически не растворяются, химически с ней не взаимодействуют, не растворяются в разбавленных кислотах, со щелочами не реагируют даже при сплавлении. Гидроксиды получают в результате обменных реакций, они проявляют слабо выраженные основные свойства.
Фториды актинидов(IV) известны для всех элементов подсемейства тория. Они тугоплавки, трудно растворимы в воде. Хлориды получены только для тория, протактиния, урана и нептуния. Бромиды и иодида – для тория, урана и нептуния.
Из солей актинидов(IV) хорошо растворимы в воде нитраты, умеренно – сульфаты, плохо – фосфаты, карбонаты, иодаты. Растворимые соединения сильно гидролизуются. Кристаллогидраты содержат обычно от 4 до 12 молекул воды.
Для актинидов характерны высокие координационные числа от 6 до 12, которые проявляются в координационных соединениях анионного типа, например, К[Th(NО3)5],·K4[Th(SО4)4(Н2О)2], K2[ThF6].
Так в соединении К[Th(NО3)5] координационное число тория равно 10, каждый нитрат-анион является бидентатным.
Соединения америция(IV) и кюрия(IV) – сильные окислители, тогда как соединения урана(IV) – восстановители. Например:
2Am+4O2 + 8HCl = 2Am+3Cl3 + Cl2 + 4Н2О;
3U+4O2 + 8HNO3 = 3U+6O2(NO3)2 + 2NO + 4Н2О
Соединения со степенью окисления +5. Степень окисления +5 более устойчива для протактиния и нептуния, реже проявляется у плутония. Соединения актинидов(V) ведут себя как d-элементы и обнаруживают сходство с соединениями элементов подгруппы ванадия. В отличие от последних соединения актинидов(V) в большей степени проявляют основные свойства, например, Pa2O5 заметно растворяется в горячей серной кислоте:
Ра2О5 + H2SO4 = (PaO2)2SО4 + H2O
сульфат протактинила
При действии щелочей на соли протактинила образуется гидроксид состава PaO2(ОН), проявляющий основные свойства.
Из других производных актинидов(V) выделены в свободном состоянии фториды, хлориды и бромиды. Все соединения летучи, в водных растворах практически полностью гидролизуются:
РаCl5 + 3H2O = HPaO3 + 5НCl
Соединения со степенью окисления +6. Степень окисления +6 наиболее характерна для урана и может проявляться у нептуния, плутония и реже у америция. При этой степени окисления актиниды напоминают d-элементы подгруппы хрома.
В ряду U – Np – Pu – Am устойчивость соединений в степени окисления +6 понижается. Так, для урана получен устойчивый оксид оранжевого цвета UO3, для нептуния известен лишь смешанный оксид Np3O8, оксид плутония не получен. Аналогично меняется устойчивость фторидов: UF6 и NpF6 более или менее устойчивые летучие соединения, фторид плутония(VI) неустойчив. Хлорид получен только для урана(VI).
Для актинидов в степени окисления +6 характерны соли катиона AnО22+ - уранил, нептунил, плутонил. Например, наиболее распространенный препарат урана, нитрат уранила, можно получить при действии азотной кислоты на оксид UO3:
UO3 + 2HNO3 = UO2(NO3)2 + Н2О
Большинство производных AnО22+ хорошо кристаллизуются, легко растворяются в воде, являются солями или солеподобными соединениями. Гидролиз соединений обратим:
UO2Сl2 + 2H2O UO2(OH)2 + 2НCl
Гидроксид уранила - UO2(OH)2 или H2UO4 – соединение амфотерное с преобладание основных свойств. Кислотные признаки проявляются лишь при сплавлении, получаемые при этом уранаты (нептунаты или плутонаты) нестойчивы и разрушаются водой.
t
H2UO4 + 2КOН = К2UO4 + 2Н2О
Производные нептуния(VI), а в особенности плутония и америция, – сильные окислители:
2Np+6O2Cl2 + Sn+2Cl2 = 2Np+5O2Cl + Sn+4Cl4
Соединения со степенью окисления +7. При действии активных окислителей, таких как озон, гипохлориты или гипобромиты, на щелочные растворы нептунатов или плутонатов(VI) образуются соединения нептуния и плутония в степени окисления +7. Например:
2BaNp+6O4 + О3 + Ba(ОН)2 = 2BaNp+7O5 + О2 + Н2О
Производные нептунатов(VII) имеют темно-зеленую окраску, плутонатов(VII) - темно-коричневую.
Получен гидроксид состава NpO2(OH)3, обладающий амфотерными свойствами.