세륨 수성 종 분화의 예측은 많은 연구 분야에서 관련이 있습니다. 실제로, 세륨 화합물은 많은 산업 응용 분야 (예 :평면 스크린 TV, 저에너지 전구 및 투광 조명)에 사용되며, 이는 합성을 위해 세륨 수성 화학의 제어가 필요할 수 있습니다. Cerium의 수생 지구 화학도 관심이 있습니다 (희토류 요소에 관한 나의 이전 기사 참조)
오늘날, 세륨은 산업적 사용이 증가하고 환경으로의 방출로 인해 떠오르는 오염 물질로 간주됩니다. Cerium은 또한 사형/삼위화 산화 환원 전이로 인해 (Paleo) 산화 환원 조건에 대한 프록시로 사용됩니다. 마지막으로, 사면체는 종종 사형 액티 나이드의 관련 아날로그로 제시됩니다 (원소의주기적인 테이블에서 이웃 위치 참조)
핵 폐기물 처리와 관련된 수생 시스템의 액티 나이드 용액 화학은 가수 분해 및 복합 반응에 의해 영향을 받는다. 액티 나이드는 수용액의 다양한 산화 상태에서 발견 될 수있다. 그것들은 일반적으로 액티 나이드 (즉, 토륨, 우라늄, 넥타 늄, 플루토늄)에 따라 삼위화에서 16 진수에 이르기까지 다양합니다. 산화 상태의 변화는 자연 유기 및 무기 입자 및 콜로이드에 대한 액티 나이드 수성 화학, 용해도 및 흡착에 큰 영향을 미칩니다. 자연 시스템에서의 이동성에 영향을 미칩니다.
수성 용액에는 사면형 토륨 만 존재합니다. Tetravalent Uranium과 Hexavalent 우라늄은 각각 감소 및 산화 조건에서 우세하며, 펜타 발렌트 우라늄의 안정성 분야 (중간 정도 감소 조건에서 발견)는 다소 좁습니다. 사면형 및 펜타 발렌트 네트 튜늄은 낭종의 널리 퍼진 산화 상태이지만, 육각형 세포늄은 알칼리성 용액을 산화시키는 데 형성 될 수있다. 플루토 늄은 환경 적으로 관련된 조건에서 3 개에서 16 진수에 이르는 산화 상태에서 발견 될 수 있습니다.
이러한 모든 액티 나이드 요소에 대해, 사면체 산화 상태는 본질적으로 발견 될 가능성이있는 둘레 중립 pH 값과 관련이있다. 사면체 액티 나이드는 높은 전하로 인해 수용액에서 가수 분해에 대한 강한 친화력을 갖는다. 이러한 관광 명소는 폴리 핵을 겪거나 콜로이드 형성으로 이어진다. Tetravalent Actinides의 화학적 거동은 동일한 산화 상태에서 F- 요소 (4F Lanthanides 및 5F Actinides)에서 일반적으로 관찰되는 것처럼 시리즈 전체에서 매우 일관성이 있습니다. 따라서 그들은 종종 화학적 유사체로 간주됩니다.
란타나데는 환경에서 자연적으로 발생하는 미량 원소입니다. 란타나이드 이웃 (즉, 란타늄 및 프라 세 유디 양)과 대조적으로, 삼위 산화 상태에서 우세한 삼위 일체 세륨은 산화 조건 하에서 정맥류 세륨으로 산화 될 수있다. 삼발적 세륨과 비교하여 사면형 세륨의 천연 입자에 의한 수성 용액으로부터의 우선적 인 흡수는 소위 세륨 이상 (란타 나이드 이웃의 행동과 비교하여 암시 적으로)의 발생을 초래할 수있다. 조건.
Cerium은 많은 응용 분야에도 사용되기 때문에 이제는 환경에 방출 될 때 생태계에 영향을 줄 수있는 새로운 오염 물질로 간주됩니다. 사형형 세륨은 종종 사막성 액티 나이드의 관련 아날로그로 제시된다. Cerium은 방사성이 아니기 때문에, 사면형 액티 나이드보다 사형제로보다 쉽게 실험적 연구를 수행 할 수 있으며, 이는 사형 액티 나이드 환경 화학에 대한 과학적 지식을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 세륨 수성 종 분화의 예측은 다른 연구 분야에 큰 관심을 가져옵니다.
그러나, 사형 액티 나이드와는 대조적으로, 사형형 세륨 수성 화학에 관한 정보는 훨씬 적다. 실제로, 사면체 액티 나이드를 사용하여 반대보다 사형형 세륨 수성 화학에 빛을 비추는 것이 더 적절하다. 실제로, 물의 사방 세륨 가수 분해 및 용해도를 예측하는 데 사용되는 선택된 열역학적 상수 데이터베이스는 Ceoh (aq) 에 대한 형성 상수 만 포함합니다. 및 CE (OH) 2 (aq) . 이러한 데이터베이스는 거의 불완전합니다. 실제로 CE (OH) 4 (aq) 종은 중성 및/또는 염기성 pH에서 사방 세륨 (hyd) 산화물과 평형을 이루어야한다. 그것은 사방 세륨 용해도를 과소 평가합니다.
보다 최근에, Tetravalent Cerium의 새로운 가수 분해 상수가 과학 문헌에 발행되어 Pourbaix 다이어그램 (즉, EH-PH 우세 다이어그램)을 달성했습니다. 이러한 결과에 따르면, 주변 조건 (0.2 ATM) 하에서, 4.5보다 큰 pH에서 사방 세륨이 우선해야한다. 그것은 산화 망간 산화물에 대한 Tetravalent Thorium 및 Lanthanides (일반적으로) 흡착 연구와 대조되는데, 이는 삼발적 세륨을 사방 세륨으로 신속하게 산화시키는 것으로 알려져있다. 산화물 산화물에 의한 망간 산화물에 의한 사면체 토륨의 거의 완전하고 pH- 독립적 인 흡수는 3과 11 사이의 pH 값에 대해 관찰된다. 대조적으로, 대조적으로, 란타 나이드 이웃보다 산화물에 의한 용액으로부터 더 효율적으로 제거되었지만, 산화물에 의한 세륨의 부분적으로 단지 생성 된 공기에서 만 관찰되며, 6-7.
이것은이 범위의 pH 사이에서, 사형형 세륨이 고체 상 (망간 산화물에서 침전 또는 흡착)과 관련이 있지만, 조건에서 클레이에 의한 플루토늄 흡수를 다루는 이전의 연구에서 관찰 된 바와 같이, 용액에서 우세한 고체 (망간 산화물에서 침전 또는 흡착)와 관련이 있음을 시사한다 (Tetravalent/trivalent plutonium Redox Coupe가 관여하는 곳). 따라서, 과학 문헌에 이전에 발표 된 사면형 세륨 가수 분해 상수는 의심의 여지가있는 것으로 보인다.
우리는 Dalton Transactions에 발표 한 기사에서, 복합 리간드가 없을 때 물에서 사방 액티 나이드 아쿠아 이온 구조, 가수 분해, 용해도 및 콜로이드 형성에 대한 현재 지식이 합성되었다. 더욱이, 양자 화학 계산으로 인해 Tetravalent Cerium과 Tetravalent Thorium/uranium/Neptunium/Plutonium Aqua-ions의 구조 사이의 유사성이 강조되었다. 사면형 세륨에 대한 이용 가능한 가수 분해 상수 및 용해도 데이터는 사형질 토륨/우라늄/네트 늄/플루토늄의 것과 부분적으로 일치하지 않는 것으로 밝혀 졌기 때문에, 4 면체 세륨에 대한 새로운 추정 열역학적 상수가 제안되고 아래 표에 제시되었다.
.표 1. 우리의 연구에 사용 된 삼위화 및 사형형 세륨의 가수 분해 상수 (Marsac et al., 2017의 설명 참조).
이러한 상수는 사형 성 네트 늄, 플루토늄 및 세륨의 상수와 비슷합니다. 그들은 우리가 사면형 플루토늄과 비교하여 Tetravalent cerium의 pH의 함수로서 종을 예측할 수있게한다 (아래 그림 참조).
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참조 :
- Marsac, R., Real, F., Banik, N.L., Pedrot, M., Pourret, O., Vallet, V., 2017. CE (IV)의 수성 화학 :Actinide 유사체를 사용한 추정. 달튼 트랜잭션, 46 (39) :13553-13561
