鈾的化合物
銅臭 / 2022-08-05
一、鈾的化合物
鈾化合物以六價為最穩定，堿性比酸性大，主要以稱黃色并具有蟄光的鈾氧基UO???的形式存在，亦可生成黃色的二鈾酸根U?0??。其次是四價狀態，只呈堿性，∪?? 離子呈稱色。鈾還存在于三價和五價狀態。可溶性的鈾化合物都有毒。
1.氟化物
在鈾????鹽溶液中加氬氟酸，沉出四氟化鈾水合物，在500°時于氟化氫的氣流中加熱，得無水四氟化鈾UF?后者也可以在高溫使鈾化合物和氣態的氟化劑相互作用而制備，例如下列反應在550°時進行:
UO?+4HF= UF?+2H?O
四氟化鈾為綠色粉末，不溶于水，熔點約1000°。于氫氣流中加熱至1000°，即還原成三氟化鈾UF?:
2UF?+ H?= 2UF?+ 2HF
使五氯化鈾和液態氟化氬在室溫作用，得五氟化鈾UF?。此外，還知道有U?F??和U?F?。
六氟化鈾UF?可由鈾及其他多種鈾化合物加以氟化而制取，即可從UO?、UO?、U?O?、UO?F?、UF?、UCl?、 UO?HPO?或UC?出發，除U和UCI?外都在加熱下進行。也可以由較低價鼬的氟化物歧化而生成。所有這些制備法都應用到元素氟。即使應用氟化劑如CoF?、AgF?、BrF?、CIF?,也問接用到元素氟。不用到元素氟的唯一方法如下:
2UF? +O?= UF?+ UO?F?
這反應在800°進行。
六氟化鈾系無色正交系晶體(分子秸構系正八面體)，密座5.06,三相點64.5℃,在此溫度以下升華而不分解。它在干空氣穩定，但有吸潮性，遇水或潮氣即水解:
UF?+ 2H?O= UO?F?+4HF
所以它須放在完圣干燥的玻璃器皿中。六氟化鈾是唯一的揮發性的鈾化合物，同時天然氟只有一種同位素(質量19)，所以利用去氟化鈾來富集同位素U²³?, U²³?可用作為原子能燃料(27-11及23節)。因此，UF?是最重要的鈾化合物。六氟化鈾和一價金局氟化物生成的復鹽，有3AgF·UF?、3NaF·UF?、 3KF·2UF?和2RbF·UF?
2.氯化物
將U?O?和碳的混合物在氯氣流中加熱至暗紅熱，即可得四氯化鈾UCl,共晶體為暗綠色金屬光澤的正八面體，在紅熱時升華。它溶于水，生成綠色溶液，同時發生水解。它能生成貉合物，例如Na?UCl?, BaUCl?等。它在加壓的氫氣中在525—550° 時被還原為三氯化鈾UCI?,為暗紅色吸潮性晶體;此晶體溶于水時立刻與水作用析出紙，溶液變成綠色。使四氯化鈾與氯在520—555°作用，生成五氯化鈾UCl?,針狀品體，在透射光中呈紅色，反射光中呈稱色，不穩定，在室溫就緩慢析出氯，生成UCl?。UCI?在120 —150° 于高旗空中發生歧化，得UCI?和六氯化鈾UCl?后者為固體，于10??毫米汞柱兵空中在75—100℃時升華。它和水劇烈作用，生成UO?Cl?關于澳化物和碘化物，已知的有UBrs、UBr?; UI?、UI?
3.氧化物
將硝酸鈾氧基或二鈾酸銨小心地加熱，即得三氧化鈾UO?為暗橙色粉末，具有兩性性質，生成鈾氧基UO???鹽和鈾殷U?O??鹽。三氧化鈾有一水合物UO?·H2O和二水合物UO?·2H?O。三氧化鈾于空氣中在400°開始分解，灼燒生成八氧化三鈾U?O?。當然也可以把UO?(NO?)?或(NH?)?U?O;灼燒而直接生成U?O?。八氧化三鈾呈暗綠黑色，在自然界中以瀝青鈾的形式而存在。它不溶于水，但溶于酸中而生成相應的UO???鹽。
三氧化鈾或八氧化三鈾在氧氣流中加熱，生成二氧化鈾UO?,為暗棕色晶體，菝慢溶于鹽酸和硫酸中生成鈾”"鹽，但硝酸容易把它氧化成UO?(NO?)?。
4.過氧化物
在UO?(NO?)?或UO?(CH?COO)?的稀酸性溶液中加H?O?,得淺黃色過氧化鈾水合物沉淀，在100° 時干燥，得二水合物UO?·2H?O。它含一個過氧鏈，在120°即脫氧脫水。此外，過氧化氬于堿性溶液中可沉出過氧鈾酸鹽，如K?[UO?]。
5.鈾氧基鹽
將鈾的氧化物溶于硝酸中，由溶液可以秸出六水合硝酸鈾氧基(或稱硝酸鈾酰)UO?(NO?)?· 6H?O,此鹽是檸檬黃色柱狀晶體，帶黃綠色螢光，在潮濕空氣中吸潮。它易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮中。硝酸鈾氧基和堿金屬硝酸鹽生成M???[UO?(NO?)?]型復鹽。將三氧化鈾溶于醋酸中，由溶液可以結出二水合醋酸鈾氧基(或稱醋酸鈾酰)UO?(CH?COO)²·2H?O,為黃色正交系梭晶和其他UO???鹽一樣，具有黃綠色螢光。它在110°時失水，在275°時分解而生成UO?。醋酸鈾氧基于水中的溶解度不算大，100克水在15°時能溶7.69克二水合物。水溶液久置后能發生水解，并析出堿式鹽。
醋酸鈾氧基有著和醋酸基加合而生成絡合物的趨向。
M???D[UO?(CH?COO)?]和M???M????[UO?(CH?COO)?]?型絡合物容易秸晶。Na[UO?(CH?COO)?]是 正四面體，用來檢定鈉，最好是使用溶解度更小的NaZn[UO?(CH?COO)?]?·6H?O。
此外，還知道有UO?Cl?和UO?F?等。后者可由醋酸鈾氧基和氬氟酸作用而得;三氧化鈾和氟化氫在350—500° 時作用也生成UO?F?。
UO?+2HF= UO?F?+ H?O
它是淺黃色正交系晶體，在空氣中熱至300°以上才分解。
將硝酸鈾氧基和濃硫酸加熱至冒煙，加水，由水溶液中可秸出三水合硫酸鈾氧基UO?(SO?)·3H?O，它與堿金屬硫酸鹽能生成M
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