八氧化三鈾

橄欖綠色至黑色的固體

八氧化三鈾,英文又稱uranosouranic oxide或uranous uranate。它是最重要的鈾氧化物之一,也是最穩定的鈾氧化物,它呈橄欖綠色至黑色,並存在於天然瀝青鈾礦中。

簡介


概述

八氧化三鈾是重要的核燃料,為使反應堆的核裂變鏈式反應持續進行,應嚴格控制核燃料鈾中雜質元素的含量。為鑒定各種鈾化合物的純度需測定鈾產品中多達40餘中微量元素。鋯是其中的一種。對鈾中雜質元素髮射光譜分析分別有報道。鈾與雜質元素的分離方法較多,有液-液萃取、離子交換色層等方法,測定有採用中子活化法、電感耦合等離子光譜法、電感耦合等離子質譜法、干渣電弧等方法。電感耦合等離子體光源在光譜分析上的使用,使原子發射光譜分析法,尤其精度上得到了極大的提高。

理化性質

英文別名:pitchblende
CAS號:1317-99-3
化學式:UO
摩爾質量842.1 g·mol
熔點:1150度
沸點:1300 度時分解成UO
溶解度(其它溶劑):不溶於水;溶於硝酸和硫酸。

存在

由於鈾的化學性質很活潑,所以自然界不存在遊離的金屬鈾,它總是以化合狀態存在著。已知的鈾礦物有一百七十多種,但具有工業開採價值的鈾礦只有二、三十種,其中最重要的有瀝青鈾礦(主要成分為八氧化三鈾)。很多的鈾礦物都呈黃色、綠色或黃綠色。有些鈾礦物在紫外線下能發出強烈的熒光,正是鈾礦物(鈾化合物)這種發熒光的特性,才導致了放射性現象的發現。
自然界中,八氧化三鈾存在於橄欖綠色的瀝青鈾礦。UF和有潛力的長期穩定的地質環境中容易產生UO。有氧(O)存在時,二氧化鈾(UO)氧化為UO,而三氧化鈾(UO)在超過500℃的高溫時,會釋出氧還原為UO。這個化合物可以用三種主要的化學轉化過程中的任何一種製造,包括四氟化鈾(UF)或氟化鈾醯(UOF)的中間體。以處置的目的而言,它通常被視為較具吸引力的形式,因為在一般的環境條件下,UO 是一個最具動力學和熱力學穩定形式的鈾,也因為它是鈾存在於自然界中的形式。它的粒子密度是 8.3 g·cm。

固相結構


結構研究

八氧化三鈾的分子結構
八氧化三鈾的分子結構
八氧徠化三鈾的固相是一種層狀結構,在層與層之間以氧原子橋接,各層中是不同配位方式的鈾原子,如圖中的紫紅色和綠色小球。

鍵價研究

用一個6Å x 6Å x 6Å的正方體代表在中央的鈾原子,以固體中的U1與U2來計算其鍵價。結果發現,以參數鈾(VI)計算U1與U2的氧化態為5.11和5.10。而以參數鈾(IV)計算U1與U2的氧化態分別為是5.78和5.77。這些研究表示,所有的鈾原子具有相同的氧化狀態,因此以晶格而言,其氧化態是無序的。