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[拼音]:liao de fangshe huaxue

[英文]:radiochemistry of ruthenium

放射化学的一个组成部分,研究与钌的放射性同位素有关的化学问题。在核燃料后处理工艺中,钌的化学行为复杂、价态多变,是难除去的裂变产物之一。

放射性同位素

已发现钌有15个放射性同位素。钌的主要放射性同位素及其核性质和产生方式见表。其中钌103和钌106是裂变产物核素,钌106有一个半衰期30秒的子体铑106。这两个核素的裂变产额较高,寿命较长,具有强的β-、γ放射性,是裂变产物中的重要核素。

放射性钌化合物

放射化学中重要的放射性钌的化合物有以下几种。

亚硝醯钌络合物

钌可以和多种配位体形成络合物,在这些络合物中钌和亚硝醯基形成的亚硝醯钌络合物最为重要。由于形成了这种络合物,使得放射性钌在核燃料后处理过程中难以去除。

在硝酸溶液中,钌和亚硝醯基结合成稳定Ru(Ⅲ)NO配位个体,要破坏Ru─No键非常困难。Ru(Ⅲ)NO可以和多种配位体形成络合物,这些配位体有─NO3、─NO2、─OH、─OH2等。亚硝醯钌的络合物具有空间八面体的结构,钌在八面体的中心(见图)。

Ru(Ⅲ)NO和─NO3可同时形成一、二、三、四硝酸根络合物,这些络合物可相互转化,其平衡时的相对组成和硝酸浓度有关。三硝酸根络合物RuNO(NO3)3(H2O)2,容易被磷酸三丁酯萃取,这是造成普雷克斯流程中钌去污不佳的主要原因。

磷酸三丁酯对 Ru(Ⅲ)NO与─NO2形成的各种亚硝酸根络合物的萃取能力较低,将溶液中存在的Ru(Ⅲ)NO硝酸根络合物转化为亚硝酸根络合物,是提高钌的净化程度的一个途径。

四氧化钌

在放射化学中比较重要的钌的氧化物是四氧化物。四氧化钌约在26℃熔化,45℃开始挥发,在110℃挥发接近完全。利用四氧化钌的挥发性,将钌从裂变产物中蒸馏出来,是放化分析中钌103、钌106的经典分离方法。四氧化钌很容易被还原,它只在酸溶液中是稳定的。四氧化钌在四氯化碳中的溶解度很大,这种性质已用于从裂变产物中分离钌103、钌106。

分离

放射性钌可以和硫化钴、硫化镍、硫化锑等多种金属硫化物共沉淀,利用这种性质可以将钌从大体积的环境样品中定量浓集。从裂变产物中分离钌的经典方法是蒸馏法,该法的基础是利用四氧化钌的挥发性。在硫酸溶液中用强氧化剂,如铋酸钠、高锰酸钾、溴酸钾、高氯酸等,将钌氧化成四氧化钌,然后加热蒸馏,实现和其他裂变产物的分离。另外,在碱性溶液中将钌氧化成四氧化钌后,用四氯化碳萃取也可以将钌从裂变产物中分离出来。

参考书目

E.L.Wyatt and R.R.Richard,The Radiochemistryof Ruthenium, NAS-NS-3029,1961.

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