Образование и превращения нитратокомплексов нитрозорутения в нитритно-нитратных азотнокислых растворах

• Автор: Кабин, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 174 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Рутений в азотнокислых растворах ОЯТ и модельных системах

1.2. Рутений в нитритнонитратных азотнокислых растворах по данным ЯМР

1.3. Индивидуальные нитратокомплексы рутения.

1.4. Нитритные комплексы нитрозорутения

Заключение.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Оборудование и методы измерений.

2.2. Исходные реактивы.

2.3. Методики приготовления растворов для экспериментов ЯМР

2.3.1. Приготовление водных и азотнокислых растворов 2РиЫЫ.1СП для экспериментов ЯМР
2.3.2. Приготовление экстрактов и реэкстрактов гетерометалличсских комплексов Яип для экспериментов ЯМР
2.3.3. Приготовление азотнокислого раствора тряисКиЫОКНз2ЮОН для экспериментов ЯМР
2.4. Исследование взаимодействия т7дсКиКОМНз4ОНС с азотной кислотой.
2.5. Методики синтеза нитрозокомплексов рутения
2.5.1. Синтез тдсКиЫ0ЫНз2НН0з2.
2.5.2. Синтез шронсРиЫОЫНз2НЫОз2НОзН.
2.5.3. Синтез осКиЫОЫНКОзз
2.5.4. Синтез аиК0ЫНззНС1Н
2.5.5. Синтез аиШШНЖ2Ш
2.5.6. Синтез КиШЫНз3НШ3Шз
2.5.7. Синтез иршсКиМ0ЫНз4НК0зз.
2.5.8. Синтез тдсКиЫОЫПз4ЫОзКОз2.
2.5.9. Синтез гшЯиКОЫНз2НОзз.
2.5 Синтез гсКиЫ0ЫННН
2.5 Синтез ЯиКОЫНЖзз.
2.5 Синтез тшсЯиШШОНЫОзЬ.
2.5 Синтез КиЫ0ЫНз2иН2ц0НСМ0ззН.
2.5 Синтез г7анКиК0ЫНз2НзСЮ4з.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Исследование поведения нитрокомплексов нитрозорутения в азотнокислых растворах, экстрактах и реэкстрактах методом ЯМР Ы
3.1.1. Поведение КиМ0МН2 в водном растворе
3.1.2. Поведение К.иМ0МН2 в азотнокислых растворах
3.1.3. Состояние рутения в экстракте, рафинаге и реэкстрактах биядерных гетерометаллических комплексов РиЫОЫ4ОН2 с .
3.1.3.1. Состояние рутения в водных растворах в присутствии 2.
3.1.3.2. Состояние рутения в экстракте.
3.1.3.3. Состояние рутения в азотнокислых реэкстрактах.
3.1.3.4. Состояние рутения в аммиачном реэкстракте.
3.1.4. Поведение т7янсКиЖПНз2К2ОН в азотнокислых растворах
3.2. Синтез, исследование строения и реакционной способности нитратных комплексов нитрозорутения.
3.2.1. Взаимодействие шуансКиКОПНз2МОН с азотной кислотой
3.2.1.1. Взаимодействие при комнатной температуре.
3.2.1.2. Взаимодействие при нагревании с 3 М 1ГЫ
3.2.1.3. Взаимодействие при нагревании с 6 М НК.
3.2.2. Взаимодействие триамминокомилексов нитрозорутения с азотной кислотой.
3.2.2.1. Взаимодействие иМОХМННС1С с азотной кислотой.
3.2.2.2. Взаимодействие ЯиНОКНШ2ОНС,5Н2О с азотной кислотой
3.2.2.3. Взаимодействие КиШШНШ с азотной кислотой.
3.2.3. Взаимодействие яршсЯиЫО1Шз4ОН2 с азотной кислотой.
3.2.3.1. Взаимодействие при комнатной температуре.
3.2.3.2. Взаимодействие при кратковременном нагревании
3.2.3.3. Взаимодействие при продолжительном нагревании
3.2.4. Взаимодействие ЛОХЫНзСЬНгО с азотной кислотой.
3.2.5. Термические свойства нитратных нитрозоамминокомплексов.
3.2.5.1. Термические свойства ю7сК.иОЫНз4ОзЫОз2.
3.2.5.2. Термические свойства трднсКи0ННО1Жзз.
3.2.5.3. Термические свойства тасЯиЫОНз2Жзз.
3.2.6. Реакционная способность нитратоам ми но комплексов нитрозорутения
3.2.6.1. Взаимодействие ллноКиМОХЫН4ЫОзОз2 с КНСОз
3.2.6.2. Взаимодействие срамКиЖ1Нз2Жзз с водным раствором .
3.2.6.3. Взаимодействие гдКиЫОНзОз3 с НС4КОИЦ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ
ОЯТ отработанное ядерное топливо
ВАО высокоактивные отходы
ОП осколочные платиноиды
ЯМР ядерный магнитный резонанс
ХС химический сдвиг
РФА рентгенофазовый анализ
РСА рентгеноструктурный анализ
ТГА термогравиметрический анализ
СТА синхронный термический анализ
ИКС инфракрасная спектроскопия
ХАК8 рентгеновская абсорбционная спектроскопия
ЭСП электронные спектры поглощения
ДСК дифференциальная сканирующая калориметрия
АВГМС массспектрометрический анализ выделевщегося газа
ТОФО трисиоктилфосфиноксид
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


Диссертация изложена на 4 страницах, содержит рисунков и таблицы. Работа состоит из введения, обзора литературы гл. ГЛАВА 1. При растворении облученного ядерного топлива в азотной кислоте образуется летучий тетраоксид рутения, дающий при взаимодействии с 1 ШОз и окислами азота комплексы нитрозорутения ЯиЫО3, в том числе и нитратные. Наиболее прочно рутений связан с нитрозогруппой. Соединения нитрозорутения легко обнаружить методом ИКС по характерным интенсивным полосам в области см1 6. Ш3 ОН 6, 7. Трансположение к нитрозогруппе в большинстве комплексов нитрозорутения особенно лабильно изза сильного трансвлияния нитрозогруппы 6, 8, 9. В соответствии с работой в трансположении к 0группе в растворах ЬШОз должен происходить быстрый обмен между Н2О и . Вероятность занятия этого положения Н и зависит от типа лигандов в других положениях комплекса. В работах 6, 8 пришли к выводу, что трансвлияние группы не приводит к стабильному связыванию лиганда. В азотнокислых растворах отработанного ядерного топлива существуют нитратные, смешанные нитратнитритные и чистые нитритные комплексы нитрозорутения. НЖ3 КиЖШнитритные комплексы. Положение равновесия определяется текущей концентрацией в азотнокислом растворе, температурой и составом газовой фазы над раствором. Лишь при строгом сохранении определенных реакционных условий удается получить растворы, содержащие только один тип нитрозокомплексов. При распаде ядерного топлива окислительновосстановительные реакции, протекающие в 3, приводят к образованию больших количеств окислов азога и 6, поэтому вышеупомянутое равновесие может быть сильно смещено в сторону стабильных нитритных комплексов. Азотнокислые растворы нитратокомплексов нитрозорутения имеют характеристическое слабое поглощение в области нм с молярными коэффициентами экстинкции 0. В крепких азотнокислых растворах i Ю,7 мольл у этой полосы появляется второй максимум поглощения на 5 нм. Характерной является полоса в области нм е 0. Спектр поглощения 2 не имеет максимума в области длин волн нм. При 0 нм коэффициент экстинкции более , его величина уменьшается с увеличением длины волны, и при 0 нм составляет . Спектр поглощения раствора гисдинитрокомплекса нитрозорутения качественно близок к спектру тетранитрокомплекса. В спектрах поглощения нитритнонитратных комплексов в области длин волн нм коэффициенты экстинкции лежат в диапазоне между величинами коэффициентов экстинкции нитрато и нитрокомплексов нитрозорутения. Анализ спектров ЭСП в видимой и УФобласти азотнокислых растворов содержащих различные нитрато, нитро, нитратонитроаквакомплексы нитрозорутения позволяет лишь качественно определить присутствующие в системе группы комплексов, но не индивидуальные формы 6. СНЫН 0, М и вхождения нитратиона во внутреннюю координационную сферу Снк0 ЮМ при 0 С. На рис. Рис. Около половины рутения, содержащегося в растворах ядерного топлива, находится в них в виде нитрозонитратных комплексов 6. По данным работ , в азотнокислых растворах существуют несколько взаимосвязанных равновесий между нитратными комплексами рутения, которые представлены на рис. Константы скорости реакции к приведенные в табл. А0 многоядерный катионный комплекс без ЫОз. Приготовление растворов, содержащих нитратокомплексы нитрозорутения, проводят кипячением нитрозогидроокиси рутения В 8 М НИОз в течение 1 ч 7, , . Кроме того, такие растворы получают прямым восстановлением Яи с помощью 0 в растворе НЫОз или в ССЦ. В случае синтеза в СС затем проводится экстракция 8 М НЫ 6, 7. Рис. Табл. Константы скорости для реакций, представленных на рис. Другую методику для приготовления раствора нитратных комплексов использовали в работе 5. Раствор На2КиЫ0ЫН в 8 М азотной кислоте нагревали на водяной бане в течение ч, затем испаряли до образования влажных солей. Полученный остаток растворяли в З М азотной кислоте при нагревании и выдерживали на водяной бане в течение 1 ч. В спектре ЯМР Ы полученного раствора отсутствуют сигналы в области координированных нитритионов, присутствуют сигналы свободных и координированных нитратионов. КиЫОН5. Озх3хН хН 8ЫТ.