ఆక్టినైడ్ రసాయన శాస్త్రం
ఆక్టినైడ్ రసాయన శాస్త్రం (లేదా ఆక్టినాయిడ్ రసాయన శాస్త్రం) అనేది న్యూక్లియర్ కెమిస్ట్రీ (కేంద్రక రసాయన శాస్త్రం) లోని ప్రధాన విభాగాలలో ఒకటి, ఇది ఆక్టినైడ్ల యొక్క ప్రక్రియలు మరియు పరమాణు వ్యవస్థలను పరిశోధిస్తుంది. ఆక్టినైడ్లు తమ పేరును గ్రూప్ 3 మూలకం ఆక్టినియం నుండి పొందాయి. ఆక్టినైడ్ రసాయన శాస్త్రం గురించి సాధారణ చర్చలలో ఏదైనా ఆక్టినైడ్‌ను సూచించడానికి An అనే అనధికారిక రసాయన చిహ్నాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఆక్టినైడ్లలో ఒకటి తప్ప మిగిలినవన్నీ f-బ్లాక్ మూలకాలు, ఇవి 5f ఎలక్ట్రాన్ షెల్ నింపడానికి అనుగుణంగా ఉంటాయి; d-బ్లాక్ మూలకమైన లారెన్సియంను కూడా సాధారణంగా ఆక్టినైడ్‌గానే పరిగణిస్తారు. ఎక్కువగా f-బ్లాక్ మూలకాలుగా ఉండే లాంతనైడ్లతో పోలిస్తే, ఆక్టినైడ్లు చాలా ఎక్కువ వేరియబుల్ వాలెన్స్ను ప్రదర్శిస్తాయి. ఆక్టినైడ్ శ్రేణి 89 నుండి 103 వరకు పరమాణు సంఖ్యలు కలిగిన 15 లోహ రసాయన మూలకాలను కలిగి ఉంటుంది, ఇవి ఆక్టినియం నుండి లారెన్సియం వరకు ఉంటాయి.[1][2][3][4]
ప్రధాన విభాగాలు
ఆర్గానోఆక్టినైడ్ రసాయన శాస్త్రం
ప్రధాన వ్యాసం: Organometallic chemistry ఆర్గానోట్రాన్సిషన్-మెటల్ కెమిస్ట్రీ (1955 నుండి నేటి వరకు) ప్రారంభ అభివృద్ధికి భిన్నంగా, ఆక్టినైడ్ ఆర్గానోమెటాలిక్ కెమిస్ట్రీ యొక్క సంబంధిత అభివృద్ధి గత 15 సంవత్సరాలలోనే ఎక్కువగా జరిగింది. ఈ కాలంలో, 5f ఆర్గానోమెటాలిక్ శాస్త్రం వికసించింది, మరియు ఆక్టినైడ్లు గొప్ప, క్లిష్టమైన మరియు అత్యంత సమాచారవంతమైన ఆర్గానోమెటాలిక్ రసాయన శాస్త్రాన్ని కలిగి ఉన్నాయని ఇప్పుడు స్పష్టమైంది. d-బ్లాక్ మూలకాలతో ఆసక్తికరమైన సమాంతరాలు మరియు స్పష్టమైన వ్యత్యాసాలు వెలువడ్డాయి. ఆక్టినైడ్లు సేంద్రీయ క్రియాశీల సమూహాలను సమన్వయం చేయగలవు లేదా సహసంబంధ బంధం ద్వారా కార్బన్కు బంధించగలవు.[5]
ఆక్టినైడ్ల థర్మోడైనమిక్స్
ఆక్టినైడ్ మూలకాలు మరియు వాటి సమ్మేళనాల కోసం ఖచ్చితమైన థర్మోడైనమిక్ పరిమాణాలను పొందవలసిన అవసరం మాన్‌హట్టన్ ప్రాజెక్ట్ ప్రారంభంలోనే గుర్తించబడింది, అప్పుడు శాస్త్రవేత్తలు మరియు ఇంజనీర్ల బృందం సైనిక ప్రయోజనాల కోసం అణుశక్తిని ఉపయోగించుకోవడానికి కార్యక్రమాన్ని ప్రారంభించింది. రెండవ ప్రపంచ యుద్ధం ముగిసినప్పటి నుండి, ప్రాథమిక మరియు అనువర్తిత లక్ష్యాలు రెండూ ఆక్టినైడ్ థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క మరింత అధ్యయనానికి ప్రేరణనిచ్చాయి.[6]
నానోటెక్నాలజీ మరియు ఆక్టినైడ్ల సుప్రామోలిక్యులర్ కెమిస్ట్రీ
నానోటెక్నాలజీలో లాంతనైడ్ల యొక్క ప్రత్యేక లక్షణాలను ఉపయోగించుకునే అవకాశం ప్రదర్శించబడింది. ద్రావణాలు మరియు ఘనీభవించిన స్థితిలో థాలోసైనిన్లు, పోర్ఫిరిన్లు, నాఫ్తలోసైనిన్లు మరియు వాటి అనలాగ్‌లతో లాంతనైడ్ సమ్మేళనాల యొక్క సరళ మరియు నాన్-లీనియర్ ఆప్టికల్ లక్షణాల ఆవిర్భావం మరియు వాటి ఆధారంగా నవల పదార్థాలను పొందే అవకాశాలు చర్చించబడ్డాయి. లాంతనైడ్లు మరియు వాటి సమ్మేళనాల ఎలక్ట్రానిక్ నిర్మాణం మరియు లక్షణాల ఆధారంగా, అంటే ఆప్టికల్ మరియు మాగ్నెటిక్ లక్షణాలు, ఎలక్ట్రానిక్ మరియు అయాన్ వాహకత, మరియు ఫ్లక్చుయేటింగ్ వాలెన్స్, మాలిక్యులర్ ఇంజిన్లు వర్గీకరించబడ్డాయి. హై-స్పీడ్ స్టోరేజ్ ఇంజిన్లు లేదా మెమరీ స్టోరేజ్ ఇంజిన్లు; Ln(II) మరియు Ln(III) ఆధారిత ఫోటోకన్వర్షన్ మాలిక్యులర్ ఇంజిన్లు; సిలికేట్ మరియు ఫాస్ఫేట్ గ్లాసులతో కూడిన ఎలక్ట్రోకెమికల్ మాలిక్యులర్ ఇంజిన్లు; ఇన్సులేటర్ – సెమీకండక్టర్, సెమీకండక్టర్ – మెటల్, మరియు మెటల్ – సూపర్ కండక్టర్ రకాల వాహకత ఫేజ్ ట్రాన్సిషన్ల ఆధారంగా పనిచేసే మాలిక్యులర్ ఇంజిన్లు; సాలిడ్ ఎలక్ట్రోలైట్ మాలిక్యులర్ ఇంజిన్లు; మరియు వైద్య విశ్లేషణ కోసం చిన్న మాలిక్యులర్ ఇంజిన్లు వేరు చేయబడ్డాయి. LnxMy కూర్పు యొక్క థర్మోడైనమిక్ స్థిరమైన నానోపార్టికల్స్ శ్రేణి యొక్క రెండవ భాగాల d మూలకాల ద్వారా ఏర్పడగలవని చూపబడింది, అంటే M = Mn, Tc, మరియు Re తర్వాత అమర్చబడినవి.[7]
ఆక్టినైడ్ల జీవ మరియు పర్యావరణ రసాయన శాస్త్రం
సాధారణంగా, అధిక-ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాల్చిన యురేనియం డయాక్సైడ్ మరియు మిశ్రమ ఆక్సైడ్ (MOX) ఇంధనం వంటి కరగని ఆక్టినైడ్ సమ్మేళనాలు జీర్ణవ్యవస్థ ద్వారా తక్కువ ప్రభావంతో వెళతాయి, ఎందుకంటే అవి కరగవు మరియు శరీరం ద్వారా గ్రహించబడవు. అయితే, పీల్చబడిన ఆక్టినైడ్ సమ్మేళనాలు ఊపిరితిత్తులలో ఉండి ఊపిరితిత్తుల కణజాలాన్ని రేడియేట్ చేయడం వల్ల ఎక్కువ హాని కలిగిస్తాయి. తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత వద్ద కాల్చిన ఆక్సైడ్లు మరియు నైట్రేట్ వంటి కరిగే లవణాలు రక్తప్రవాహంలోకి గ్రహించబడతాయి. ఒకవేళ వాటిని పీల్చినట్లయితే, ఘనపదార్థం కరిగి ఊపిరితిత్తుల నుండి బయటకు వెళ్ళే అవకాశం ఉంది. అందువల్ల కరిగే రూపానికి ఊపిరితిత్తులపై మోతాదు తక్కువగా ఉంటుంది.
రాడాన్ మరియు రేడియం ఆక్టినైడ్లు కావు—అవి రెండూ యురేనియం క్షయం నుండి వచ్చిన రేడియోధార్మిక సంతానం. వాటి జీవశాస్త్రం మరియు పర్యావరణ ప్రవర్తన యొక్క అంశాలు రేడియం ఇన్ ది ఎన్విరాన్మెంట్లో చర్చించబడ్డాయి.
భారతదేశంలో, పశ్చిమ మరియు తూర్పు తీర డ్యూన్ ఇసుకల యొక్క ప్లేసర్ డిపాజిట్లలో, ముఖ్యంగా తమిళనాడు తీర ప్రాంతాలలో మోనాజైట్ రూపంలో పెద్ద మొత్తంలో థోరియం ఖనిజాన్ని కనుగొనవచ్చు. ఈ ప్రాంత నివాసులు ప్రపంచ సగటు కంటే పది రెట్లు ఎక్కువ సహజంగా సంభవించే రేడియేషన్ మోతాదుకు గురవుతున్నారు.[8]
థోరియం కాలేయ క్యాన్సర్తో ముడిపడి ఉంది. గతంలో థోరియా (థోరియం డయాక్సైడ్) వైద్య ఎక్స్-రే రేడియోగ్రఫీ కోసం కాంట్రాస్ట్ ఏజెంట్గా ఉపయోగించబడింది, కానీ దాని ఉపయోగం నిలిపివేయబడింది. ఇది థోరోట్రాస్ట్ అనే పేరుతో విక్రయించబడింది.
యురేనియం ఆర్సెనిక్ లేదా మాలిబ్డినం అంత సమృద్ధిగా ఉంటుంది. యురేనియం యొక్క ముఖ్యమైన సాంద్రతలు ఫాస్ఫేట్ రాతి నిక్షేపాలు, మరియు లిగ్నైట్ వంటి ఖనిజాలు, మరియు యురేనియం-సమృద్ధిగా ఉన్న ఖనిజాలలోని మోనాజైట్ ఇసుక వంటి కొన్ని పదార్థాలలో సంభవిస్తాయి (ఇది ఈ వనరుల నుండి వాణిజ్యపరంగా తిరిగి పొందబడుతుంది). సముద్రపు నీటిలో బరువు పరంగా సుమారు 3.3 పార్ట్స్ పర్ బిలియన్ యురేనియం ఉంటుంది[9] ఎందుకంటే యురేనియం(VI) కరిగే కార్బోనేట్ కాంప్లెక్సులను ఏర్పరుస్తుంది. సముద్రపు నీటి నుండి యురేనియం వెలికితీతను మూలకాన్ని పొందే మార్గంగా పరిగణించారు. యురేనియం యొక్క చాలా తక్కువ నిర్దిష్ట కార్యాచరణ కారణంగా, జీవులపై దాని రసాయన ప్రభావాలు తరచుగా దాని రేడియోధార్మికత ప్రభావాల కంటే ఎక్కువగా ఉంటాయి.
ప్లూటోనియం, ఇతర ఆక్టినైడ్ల వలె, సులభంగా ప్లూటోనియం డయాక్సైడ్ (ప్లూటోనైల్) కోర్ (PuO2)ను ఏర్పరుస్తుంది. పర్యావరణంలో, ఈ ప్లూటోనైల్ కోర్ కార్బోనేట్‌తో పాటు ఇతర ఆక్సిజన్ మోయిటీల (OH−, −, −, మరియు 2−) తో సులభంగా కాంప్లెక్స్ అవుతుంది, ఇది నేలపై తక్కువ అనుబంధంతో సులభంగా కదలగల చార్జ్డ్ కాంప్లెక్సులను ఏర్పరుస్తుంది.
అణు ప్రతిచర్యలు
ప్రధాన వ్యాసం: Nuclear reactions అణు విచ్ఛిత్తికి కొన్ని ప్రారంభ ఆధారాలు న్యూట్రాన్ ఇరేడియేటెడ్ యురేనియం నుండి వేరుచేయబడిన బేరియం యొక్క స్వల్పకాలిక రేడియో ఐసోటోప్ ఏర్పడటం (139Ba, 83 నిమిషాల అర్ధ-జీవిత కాలంతో మరియు 140Ba, 12.8 రోజుల అర్ధ-జీవిత కాలంతో, యురేనియం యొక్క ప్రధాన విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తులు). ఆ సమయంలో, ఇది కొత్త రేడియం ఐసోటోప్ అని భావించారు, ఎందుకంటే రేడియంను వేరు చేయడంలో సహాయపడటానికి బేరియం సల్ఫేట్ క్యారియర్ ప్రెసిపిటేట్‌ను ఉపయోగించడం అప్పటి ప్రామాణిక రేడియోకెమికల్ పద్ధతి.
PUREX
ప్రధాన వ్యాసం: PUREX PUREX ప్రక్రియ అనేది ఖర్చు చేసిన అణు ఇంధనాన్ని రీప్రాసెస్ చేయడానికి ఉపయోగించే ఒక ద్రవ-ద్రవ వెలికితీత అయాన్ మార్పిడి పద్ధతి, ఇది ప్రధానంగా యురేనియం మరియు ప్లూటోనియంను ఇతర భాగాల నుండి ఒకదానికొకటి స్వతంత్రంగా వేరు చేయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. ఎంపిక చేసుకున్న ప్రస్తుత పద్ధతి PUREX లిక్విడ్-ద్రవ వెలికితీత ప్రక్రియను ఉపయోగించడం, ఇది నైట్రిక్ యాసిడ్ నుండి యురేనియం మరియు ప్లూటోనియం రెండింటినీ వెలికితీయడానికి ట్రైబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్/హైడ్రోకార్బన్ మిశ్రమాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఈ వెలికితీత నైట్రేట్ లవణాల యొక్కది మరియు సాల్వేషన్ మెకానిజంకు చెందినదిగా వర్గీకరించబడింది. ఉదాహరణకు, నైట్రేట్ మాధ్యమంలో వెలికితీత ఏజెంట్ (S) ద్వారా ప్లూటోనియం వెలికితీత కింది ప్రతిచర్య ద్వారా జరుగుతుంది.
- 4+(aq) + 4 −(aq) + 2 S(organic) → [2](organic)
మెటల్ కాటయాన్, నైట్రేట్లు మరియు ట్రైబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్ మధ్య ఒక సంక్లిష్ట బంధం ఏర్పడుతుంది, మరియు రెండు నైట్రేట్లు మరియు రెండు ట్రైఇథైల్ ఫాస్ఫేట్లతో కూడిన డయాక్సోయురేనియం(VI) కాంప్లెక్స్ యొక్క మోడల్ సమ్మేళనం ఎక్స్-రే క్రిస్టల్లాగ్రఫీ ద్వారా వర్గీకరించబడింది.[10] కరిగే దశ తర్వాత చక్కటి కరిగే ఘనపదార్థాలను తొలగించడం సాధారణం, లేకపోతే అవి ద్రవ-ద్రవ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను మార్చడం ద్వారా ద్రావణి వెలికితీత ప్రక్రియకు అంతరాయం కలిగిస్తాయి. చక్కటి ఘనపదార్థం ఉండటం వల్ల ఎమల్షన్ స్థిరీకరించబడుతుందని తెలుసు. ఎమల్షన్లను తరచుగా సాల్వెంట్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ కమ్యూనిటీలో మూడవ దశలుగా సూచిస్తారు.
కెరోసిన్ వంటి హైడ్రోకార్బన్ ద్రావణిలో 30% ట్రైబ్యూటైల్ ఫాస్ఫేట్ (TBP)తో కూడిన సేంద్రీయ ద్రావణి, యురేనియంను UO2(NO3)2·2TBP కాంప్లెక్సులగా, మరియు ప్లూటోనియంను ఇలాంటి కాంప్లెక్సులగా, ఇతర విచ్ఛిత్తి ఉత్పత్తుల నుండి వెలికితీయడానికి ఉపయోగించబడుతుంది, ఇవి జల దశలో ఉంటాయి. ట్రాన్స్‌యురేనియం మూలకాలు అమెరిసియం మరియు క్యూరియం కూడా జల దశలోనే ఉంటాయి. సేంద్రీయ కరిగే యురేనియం కాంప్లెక్స్ యొక్క స్వభావం కొంత పరిశోధనకు లోబడి ఉంది. నైట్రేట్ మరియు ట్రైఅల్కైల్ ఫాస్ఫేట్లు మరియు ఫాస్ఫైన్ ఆక్సైడ్లతో యురేనియం యొక్క కాంప్లెక్సుల శ్రేణి వర్గీకరించబడింది.[10]
ప్లూటోనియంను జల ఫెర్రస్ సల్ఫమేట్తో కెరోసిన్ ద్రావణాన్ని చికిత్స చేయడం ద్వారా యురేనియం నుండి వేరు చేస్తారు, ఇది ప్లూటోనియంను +3 ఆక్సీకరణ స్థితికి ఎంపిక చేస్తుంది. ప్లూటోనియం జల దశలోకి వెళుతుంది. యురేనియంను ca. 0.2 mol dm−3 సాంద్రత వద్ద నైట్రిక్ యాసిడ్‌లోకి బ్యాక్-ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ ద్వారా కెరోసిన్ ద్రావణం నుండి తొలగిస్తారు.
ఇవి కూడా చూడండి
సూచనలు
- ↑ Gray, Theodore. (2009). The Elements: A Visual Exploration of Every Known Atom in the Universe. 240. Black Dog & Leventhal Publishers. ISBN 978-1-57912-814-2.
- ↑ Actinide element, Encyclopædia Britannica online
- ↑ అయినప్పటికీ "ఆక్టినాయిడ్" (ఆక్టినైడ్ కంటే) అంటే "ఆక్టినియం వంటిది" అని అర్థం మరియు అందువల్ల ఆక్టినియంను మినహాయించాలి, ఆ మూలకం సాధారణంగా శ్రేణిలో చేర్చబడుతుంది.
- ↑ Connelly, Neil G.. (2005). Nomenclature of Inorganic Chemistry. 52. Royal Society of Chemistry. ISBN 0-85404-438-8.
- ↑ (1985). "Organo f-element thermochemistry. Thorium-ligand bond disruption enthalpies in tricyclopentadienylthorium hydrocarbyls". Organometallics. 4 (2) 352–355. doi:10.1021/om00121a028.
- ↑ (2001). "The enthalpies of formation of lanthanide compounds I. LnCl3(cr), LnBr3(cr) and LnI3(cr)". Thermochimica Acta. 375 (1–2) 17–50. doi:10.1016/S0040-6031(01)00509-3.
- ↑ (2010). "Nanochemistry and supramolecular chemistry of actinides and lanthanides: Problems and prospects". Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 46 (2) 149–169. doi:10.1134/S2070205110020012.
- ↑ Compendium Of Policy And Statutory Provisions Relating To Exploitation Of Beach Sand Minerals. Government Of India.
- ↑ Uranium: the essentials. WebElements.
- ↑ 10.0 10.1 Burns, J. H.. (1983). "Solvent-extraction complexes of the uranyl ion. 2. Crystal and molecular structures of catena-bis(μ-di-n-butyl phosphato-O,O′)dioxouranium(VI) and bis(μ-di-n-butyl phosphato-O,O′)bis[(nitrato)(tri-n-butylphosphine oxide)dioxouranium(VI)]". Inorg. Chem.. 22 (8) 1174. doi:10.1021/ic00150a006.
మూలం: ఇంగ్లీష్ వికీపీడియాలోని “Actinide chemistry” వ్యాసానికి అనువాదం. మూల వ్యాసం: https://en.wikipedia.org/wiki/Actinide_chemistry ఈ అనువాదం స్వయంచాలకంగా రూపొందించబడింది.
