Uranat

Ej att förväxla med Urinate .
Uranater av kalcium, strontium, barium och bly

Ett uranat är en ternär oxid som involverar grundämnet uran i ett av oxidationstillstånden 4, 5 eller 6. En typisk kemisk formel är M x U y Oz , där M representerar en katjon. Uranatomen i uranater (VI) har två korta kolinjära U–O-bindningar och antingen fyra eller sex fler närmast närmaste syreatomer. Strukturerna är oändliga gitterstrukturer med uranatomerna sammanlänkade genom överbryggande syreatomer.

Uranoxider är grunden för kärnbränslecykeln (" ammoniumdiuranat " och " natriumdiuranat " är mellanprodukter i produktionen av uranoxidkärnbränslen) och deras långsiktiga geologiska bortskaffande kräver en grundlig förståelse av deras kemiska reaktivitet, fasövergångar, och fysikaliska och kemiska egenskaper.

Syntes

En metod med allmän tillämplighet involverar att kombinera två oxider i en högtemperaturreaktion. Till exempel,

Na2O + UO3 → Na2UO4 _ _ _

En annan metod är termisk nedbrytning av ett komplex, såsom ett acetatkomplex . Till exempel framställdes mikrokristallint bariumdiuranat, BaU 2 O 7 , genom termisk sönderdelning av bariumuranylacetat vid 900 °C.

Ba[UO 2 (ac) 3 ] 2 → BaU 2 O 7 ... (ac=CH 3 CO 2 - )

Uranater kan framställas genom att tillsätta alkali till en vattenlösning av ett uranylsalt . Sammansättningen av fällningen som bildas är dock varierande och beror på de kemiska och fysikaliska förhållanden som används.

Uranater är olösliga i vatten och andra lösningsmedel, så rena prover kan endast erhållas genom noggrann kontroll av reaktionsförhållandena.

Formel U-oxe. stat Rymdgrupp Symmetri Formel U-oxe. stat Rymdgrupp Symmetri Formel U-oxe. stat Rymdgrupp Symmetri
Li 2 UO 4 VI α: Fmmm, Pnma

β:

 ortorombisk

hexagonal

 BaU2O7 _ _ _ VI I4 1 /amd tetragonal Sr 2 UO 5 VI P21 / c monoklinisk
Na2UO4 _ _ _ VI α: Cmmm

β: Pnma

 ortorombisk

ortorombisk

 SrU2O7 _ _ _ VI Li 6 UO 6 VI hexagonal
K 2 UO 4 VI α: I4/mmm

β:

 tetragonal

ortorombisk

 CaU2O7 _ _ _ VI Ca 3 UO 6 VI P2 1 monoklinisk
Cs 2 UO 4 VI I4/mmm tetragonal MgU3O 10 _ _ VI hexagonal Sr 3 UO 6 VI P2 1 monoklinisk
MgUO 4 VI Imma ortorombisk Li 2 U 3 O 10 VI a: P21 / c

p: P2

 monoklinisk

monoklinisk

 Ba 3 UO 6 VI Fm-3m kubisk
CaUO 4 VI R-3m romboedrisk SrU 4 O 13 VI monoklinisk NaUO 3 V Pbnm ortorombisk
SrUO 4 VI a: R-3m

β: Pbcm

 romboedrisk

ortorombisk

 Li 2 U 6 O 19 VI ortorombisk KUO 3 V Pm3m kubisk
BaUO 4 VI Pbcm ortorombisk K 2 U 7 O 22 VI Pbam ortorombisk RbUO 3 V Pm3m kubisk
Li 2 U 2 O 7 VI ortorombisk Rb 2 U 7 O 22 VI Pbam ortorombisk CaUO 3 IV kubisk
Na2U2O7 _ _ _ _ _ VI C2/m monoklinisk Cs 2 U 7 O 22 VI Pbam ortorombisk SrUO 3 IV ortorombisk
K 2 U 2 O 7 VI R-3m hexagonal Li 4 UO 5 VI I4/m tetragonal BaUO 3 IV Pm3m kubisk
Rb 2 U 2 O 7 VI R-3m hexagonal Na4UO5 _ _ _ VI I4/m tetragonal Li 3 UO 4 V tetragonal
Cs2U2O7 _ _ _ _ _ VI a: C2/m

P: C2/m

y: P6/mmc

 monoklinisk

monoklinisk

hexagonal

 Ca 2 UO 5 VI P21 / c monoklinisk Na3UO4 _ _ _ V Fm-3m kubisk

Uran(VI)

Strukturer

CaUO4 - struktur
BaUO 4 struktur

Alla uranater(VI) är blandade oxider, det vill säga föreningar som består av metall(er), uran och syreatomer. Ingen uranoxianjon , såsom [UO 4 ] 2− eller [U 2 O 7 ] 2− , är känd. Istället är alla uranatstrukturer baserade på UO n polyedrar som delar syreatomer i ett oändligt gitter. Strukturerna hos uranater (VI) skiljer sig från strukturen hos någon blandad oxid av andra element än aktinidelement. En speciell egenskap är närvaron av linjära OUO- delar , som liknar uranyljonen , UO 2 2+ . UO-bindningslängden varierar dock från 167 pm, vilket liknar bindningslängden för uranyljonen, upp till cirka 208 pm i den besläktade föreningen α-UO 3 , så det är diskutabelt om dessa föreningar alla innehåller uranylen Jon. Det finns två huvudsakliga typer av uranat som definieras av antalet närmaste syreatomer utöver "uranyl"-syren.

I en grupp, inklusive M 2 UO 4 (M=Li, Na, K) och MUO 4 (M=Ca, Sr) finns sex ytterligare syreatomer. Med kalciumuranat, CaUO 4 , som ett exempel, är de sex syreatomerna ordnade som en tillplattad oktaeder , tillplattad längs den 3-faldiga symmetriaxeln av oktaedern som också löper genom OUO-axeln (lokal punktgrupp D 3d vid uranatomen ). Var och en av dessa syreatomer delas mellan tre uranatomer, vilket står för stökiometrin, U 2×O 6×1/3 O = UO 4 . Strukturen har beskrivits som en hexagonal skiktstruktur. Det kan också ses som en förvrängd fluoritstruktur där två UO-avstånd har minskat och de andra sex har ökat.

I den andra gruppen, exemplifierad av bariumuranat, BaUO 4 , finns ytterligare fyra syreatomer. Dessa fyra syrgaser ligger i ett plan och var och en delas mellan två uranatomer, vilket står för stökiometrin, U 2×O 4×1/2 O = UO 4 . Strukturen kan kallas en tetragonal lagerstruktur.

MgUO 4 struktur.

Magnesiumuranat, MgUO 4 , har en helt annan struktur. Förvrängda UO 6 oktaedrar är länkade till oändliga kedjor; "uranyl" UO-bindningslängden är 192 pm, inte mycket kortare än den andra UO-bindningslängden på 218 pm.

Ett antal så kallade diuranater är kända. De delas in i två kategorier, föreningar med exakt sammansättning, syntetiserade genom kombination av metalloxider eller termisk nedbrytning av salter av uranylkomplex och ämnen med ungefärlig sammansättning, som finns i yellowcake . Namnet hänvisar endast till den empiriska formeln M x U 2 O 7 ; strukturerna är helt annorlunda än joner som dikromatjonen . Till exempel, i bariumdiuranat, är BaU 2 O 7 , UO 6 oktaedriska enheter förenade genom delade kanter, vilket bildar oändliga kedjor i riktningarna för de kristallografiska a- och b -riktningarna.

Uranater med mer komplicerade empiriska formler är kända. Dessa uppstår i huvudsak när förhållandet katjon:uran skiljer sig från 2:1 (envärda katjoner) eller 1:1 (tvåvärda katjoner). Laddningsbalans begränsar antalet syreatomer till att vara lika med hälften av summan av laddningar av katjonerna och uranylgrupperna. Till exempel, med katjonen K + , hittades föreningar med K:U-förhållanden på 2, 1 och 0,5, motsvarande empiriska formler K 2 UO 4 , K 2 U 2 O 7 och K 2 U 4 O 13 . Uranatstrukturerna i dessa föreningar skiljer sig åt i hur de UO x strukturella enheterna är sammanlänkade.

Egenskaper och användningsområden

En trumma av yellowcake

Yellowcake produceras i separationen av uran från andra grundämnen, genom att tillsätta alkali till en lösning som innehåller uranylsalter.

När alkalin som används är ammoniak, är så kallat ammoniumdiuranat, känt inom branschen som ADU, huvudbeståndsdelen i yellowcake. Den exakta sammansättningen av fällningen beror till viss del på de förhållanden och anjoner som finns och formeln (NH 4 ) 2 U 2 O 7 , är endast en approximation. De fällningar som erhölls vid tillsats av ammoniak till uranylnitratlösning under olika temperatur- och slutliga pH-förhållanden, när de torkat, betraktades som löst bundna föreningar med ett ammoniak/uranförhållande på 0,37 innehållande varierande mängder vatten och ammoniumnitrat . I andra studier visade det sig att det närmade sig bruttoformlerna 3UO 3 · NH 3 · 5H 2 O. Den asymmetriska sträckningsfrekvensen för uranyljonen visade sig minska med ökande NH 4 + -halt. Denna minskning är kontinuerlig och ingen banddelning observerades, vilket indikerar att ammoniumuranatsystemet är homogent och kontinuerligt.

En samling av uranglas

ADU är en mellanprodukt i produktionen av uranoxider som ska användas som kärnbränsle ; den omvandlas direkt till en oxid genom upphettning. β-UO 3 produceras vid ca 350 °C och U 3 O 8 erhålls vid högre temperaturer. När alkalin som används är natriumhydroxid produceras så kallat natriumdiuranat, SDU. Detta kan också omvandlas till en oxid. Ett annat val av alkali är magnesiumoxid , vilket gör magnesiumdiuranat , känt som MDU.

Oxider och uranater av uran(VI) har tidigare använts som gula keramiska glasyrer som i Fiesta och för att tillverka gulgrönt uranglas . Båda dessa ansökningar överges på grund av oro angående uranets radioaktivitet . Uranater är viktiga vid hantering av radioaktivt avfall.

Uran (V)

Flera serier av uranater (V) har karakteriserats. Föreningar med formeln M I UO 3 har en perovskitstruktur . Föreningar M I 3 UO 4 har en defekt bergsaltstruktur . M I 7 UO 6- strukturer är baserade på en hexagonalt tätpackad grupp av syreatomer. I alla fall är uranet i mitten av en oktaeder av syreatomer. Även MIII UO4 har nyligen syntetiserats och karakteriserats (MIII = Bi , Fe, Cr etc.). Få andra föreningar av uran(V) är stabila.

Uran (IV)

Bariumuranat, BaUO 3 , tillverkas av bariumoxid och urandioxid i en atmosfär som absolut inte innehåller något syre. Den har en kubisk kristallstruktur ( rymdgrupp Pm 3 m).

Vidare läsning

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Uranate&oldid=1126080784 "