Informe Cientifico.

Informe Cientifico.
Reaction of Plutonium Dioxide with Water: Formation and
Properties of PuO_2+x
Andrés Romero Abujetas
FUENTES
Química inorgánica avanzada, autor: Cotton, editorial: LIMUSA-EDITORIA
ISBN:978-968-18-1795-4 año: 1987 Pag: 1029- adelante
Fisicoquímica, Autor: Raymond Chang Editorial: McGraw-Hill. ISBN: 9701066529
año: 2008
INTRODUCION:
En el articulo, se trata cual es el oxido de plutonio mas estable, ya que se sabe con
certeza que estado de oxidación es mas estable en los actinidos, si en el que tiene estado de
oxidación VI o IV, se ha observado que el PuO2, en estado de oxidación IV, en una
atmósfera con H20 o en un medio con agua, el PuO2 absorbe agua, y va introduciendo en su
estructura átomos de oxigeno aumentando poco a poco su estado oxidación.
PROBLEMA PLANTEADO
Se plantea, que no se sabe con certeza cual es el oxido de los actinidos mas estable dentro de
sus estado de oxidación mas normales, III, IV, V, VI.
Se vio que al pesar un cantidad de moles X de PuO2, el peso observado era ligeramente
mayor del esperado, por lo tanto esa masa de mas debería de salir de algún lado
SKOPEIN DEL AUMENTO DE PESO DEL PuO2
Ese aumento de peso, ha de venir de algún lado, por lo tanto el oxido de plutonio ha de
tomar esa masa adicional del medio que le rodea, por medio de rayo X se vio que la estructura del
PuO2, era similar a la de la fluorita, esta cristaliza en el sistema cubico y en forma tetraedro,
teniendo un índice de coordinación 4, el átomo de plutonio se esta rodeado por 4 átomos de
oxigeno, esta estructura es muy imperfecta, en le sentido de que favorece mucho la incorporación
de impurezas, ya que los huecos octaédricos de la estructura están vacías. Por lo tanto en estos
huecos se puede adicionar impurezas que modifican la masa.
Sin embargo, este aumento de masa es debido a que el oxido de plutonio toma mas oxigeno
del ambiente, sacándolo del vapor de agua si lo hay en el ambiente, o de agua liquida.
¿Qué quiere decir esta absorción de oxigeno?
Esta absorción, lo que indica es que el plutonio en su estado de oxidación IV, no es estable, y
el hecho de que tome oxigeno quiere decir que sigue oxidándose, aunque la cinetita es lenta, es
decir el Pu(IV) va pasando lentamente a Pu(VI).
Otro hecho observado es que el oxido de plutonio (IV), no toma una cantidad fija de agua,
por lo que la reacción no tiene una estequiometria fija y se puede enunciar que la reacción seguirá la
ecuación: PuO2(s) + x H2O(ads) ----> PuO2(s)+x + x H2(g)
CINETICA DE LA REACCION
Esta adición de oxigeno a oxido de plutonio (IV), para hacer este cambie su estado de
oxidación, es una reacción bastante lenta, en un principio esto podría haber significado un
problema, ya que el plutonio como metal de transición, sigue las series radiactivas y da otros
isótopos, pero por suerte la vida media de este elemento es bastante elevada y se puede estudiar bien
esta reacción.
Esta reacción tiene un cinética lenta como ya se dijo antes, lo que hace que el estudio sobre
este fenómeno no este aun muy investigado, ya que la velocidad de absorción del oxigeno no lo
permite. Pero se ha podido ver que mediante mediciones de desprendimiento de H2 en la reacción,
que esta es de orden 0, ya que la que la presión con la que este se desprende se ajusta muy bien a un
recta, que es la forma que responde una ecuación cinética de orden 0, esto significa que la pendiente
de la recta solo depende de K (constante de velocidad), y por lo tanto la velocidad es directamente r
= dt[PuO2] = -K dt. Este proceso sigue la ley de Arrhenius, ya que, la constante de velocidad
cambia con la temperatura y en este caso de forma bastante apreciable, por lo que si usamos la ley
de Arrhenius (K = A exp [Ea/RT]) podemos expresar la velocidad para cada T de la siguiente
manera r = A exp[Ea/RT] t.
Importancia de PuO2
El PuO2, es interesante saber su comportamiento ante este fenómeno, ya que este oxido es
usado como parte de los MOX (mezcla de óxidos), junto al UO2, se usa como combustible nuclear,
y este se guarda en balizas, contenedores..., presurizados y sellados, y si como producto tenemos H2
en estado gaseoso, este cambiara la presión haciendo que el recipiente pueda sufrir alguna anomalía
en su estructura y/o funcionamiento de este.
También interesa saber sobre esta oxidación lenta, ya que el Pu(VI) es bastante toxico y mas
soluble en agua, hay que tenerlo en cuenta por la migración de a las aguas subterráneas siendo esta
bastante rápida.
COMCLUSION
Sobre este hecho observado se puede sacar varias conclusiones:
I. La inestabilidad de los estados de oxidación del plutonio, ya este va pasando
con el tiempo de IV a VI, por lo cual no se puede saber cual es el mas estable.
II. Aunque sea inestable como la cinetica es lenta, el Pu(IV) tiene cierta
estabilidad.
III. Y quizás la mas importante es, que este terreno esta poco
estudiado, y debería profundizares mas en el ya que, el conociendo
los óxidos de plutonio pueda ser beneficioso en el uso energético
problemas de contaminación que produce.
de
y para evitar los