鈾的化合物
铜臭 / 2022-08-05
一、鈾的化合物
鈾化合物以六价为最稳定，碱性比酸性大，主要以称黄色并具有蛰光的鈾氧基UO₂⁺⁺的形式存在，亦可生成黄色的二鈾酸根U₂0₇⁻。其次是四价状态，只呈碱性，∪⁴⁺ 离子呈称色。鈾还存在于三价和五价状态。可溶性的鈾化合物都有毒。
1.氟化物
在鈾⁽ᴵᵛ⁾盐溶液中加氩氟酸，沉出四氟化鈾水合物，在500°时于氟化氢的气流中加热，得无水四氟化鈾UF₄后者也可以在高溫使鈾化合物和气态的氟化剂相互作用而制备，例如下列反应在550°时进行:
UO₂+4HF= UF₄+2H₂O
四氟化鈾为綠色粉末，不溶于水，熔点約1000°。于氢气流中加热至1000°，即还原成三氟化鈾UF₃:
2UF₄+ H₂= 2UF₃+ 2HF
使五氯化鈾和液态氟化氩在室溫作用，得五氟化鈾UF₅。此外，还知道有U₄F₁₇和U₂F₉。
六氟化鈾UF₆可由鈾及其他多种鈾化合物加以氟化而制取，即可从UO₂、UO₃、U₃O₈、UO₂F₂、UF₄、UCl₅、 UO₂HPO₄或UC₂出发，除U和UCI₅外都在加热下进行。也可以由較低价鼬的氟化物歧化而生成。所有这些制备法都应用到元素氟。即使应用氟化剂如CoF₃、AgF₂、BrF₃、CIF₃,也問接用到元素氟。不用到元素氟的唯一方法如下:
2UF₄ +O₂= UF₆+ UO₂F₂
这反应在800°进行。
六氟化铀系无色正交系晶体(分子秸构系正八面体)，密座5.06,三相点64.5℃,在此温度以下升华而不分解。它在干空气稳定，但有吸潮性，遇水或潮气即水解:
UF₆+ 2H₂O= UO₂F₂+4HF
所以它须放在完圣干燥的玻璃器皿中。六氟化鈾是唯一的揮发性的鈾化合物，同时天然氟只有一种同位素(质量19)，所以利用去氟化鈾来富集同位素U²³⁵, U²³⁵可用作为原子能燃料(27-11及23节)。因此，UF₆是最重要的鈾化合物。六氟化鈾和一价金局氟化物生成的复盐，有3AgF·UF₆、3NaF·UF₆、 3KF·2UF₆和2RbF·UF₆
2.氯化物
将U₃O₈和碳的混合物在氯气流中加热至暗紅热，即可得四氯化鈾UCl,共晶体为暗綠色金属光澤的正八面体，在紅热时升华。它溶于水，生成綠色溶液，同时发生水解。它能生成貉合物，例如Na₂UCl₆, BaUCl₆等。它在加压的氢气中在525—550° 时被还原为三氯化鈾UCI₅,为暗紅色吸潮性晶体;此晶体溶于水时立刻与水作用析出纸，溶液变成綠色。使四氯化鈾与氯在520—555°作用，生成五氯化鈾UCl₅,针状品体，在透射光中呈紅色，反射光中呈称色，不稳定，在室温就緩慢析出氯，生成UCl₄。UCI₅在120 —150° 于高旗空中发生歧化，得UCI₄和六氯化鈾UCl₅后者为固体，于10⁻⁴毫米汞柱兵空中在75—100℃时升华。它和水剧烈作用，生成UO₂Cl₂关于澳化物和碘化物，已知的有UBrs、UBr₂; UI₄、UI₃
3.氧化物
将硝酸鈾氧基或二鈾酸銨小心地加热，即得三氧化鈾UO₃为暗橙色粉末，具有两性性质，生成鈾氧基UO₂⁺⁺盐和鈾殷U₂O₇⁻盐。三氧化鈾有一水合物UO₂·H2O和二水合物UO₃·2H₂O。三氧化鈾于空气中在400°开始分解，灼燒生成八氧化三鈾U₃O₈。当然也可以把UO₂(NO₃)₂或(NH₄)₂U₂O;灼燒而直接生成U₃O₈。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应的UO₂⁺⁺盐。
三氧化鈾或八氧化三鈾在氧气流中加热，生成二氧化鈾UO₂,为暗棕色晶体，菝慢溶于盐酸和硫酸中生成鈾”"盐，但硝酸容易把它氧化成UO₂(NO₃)₂。
4.过氧化物
在UO₂(NO₃)₂或UO₂(CH₂COO)₂的稀酸性溶液中加H₂O₂,得淺黃色过氧化鈾水合物沉淀，在100° 时干燥，得二水合物UO₄·2H₂O。它含一个过氧鏈，在120°即脱氧脱水。此外，过氧化氩于碱性溶液中可沉出过氧鈾酸盐，如K₄[UO₆]。
5.鈾氧基盐
将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(或称硝酸鈾酰)UO₂(NO₃)₂· 6H₂O,此盐是檸檬黄色柱状晶体，带黄綠色萤光，在潮湿空气中吸潮。它易溶于水、乙醇、乙醚、丙酮中。硝酸鈾氧基和碱金屬硝酸盐生成M⁽ᴵ⁾[UO₂(NO₃)₃]型复盐。将三氧化鈾溶于醋酸中，由溶液可以結出二水合醋酸鈾氧基(或称醋酸鈾酰)UO₂(CH₃COO)²·2H₂O,为黄色正交系梭晶和其他UO₂⁺⁺盐一样，具有黄綠色萤光。它在110°时失水，在275°时分解而生成UO₃。醋酸鈾氧基于水中的溶解度不算大，100克水在15°时能溶7.69克二水合物。水溶液久置后能发生水解，并析出碱式盐。
醋酸鈾氧基有着和醋酸基加合而生成絡合物的趋向。
M⁽ᴵ⁾D[UO₂(CH₃COO)₃]和M⁽ᴵ⁾M⁽ᴵᴵ⁾[UO₂(CH₃COO)₃]₃型絡合物容易秸晶。Na[UO₂(CH₃COO)₃]是 正四面体，用来檢定鈉，最好是使用溶解度更小的NaZn[UO₂(CH₃COO)₃]₃·6H₂O。
此外，还知道有UO₂Cl₂和UO₂F₂等。后者可由醋酸鈾氧基和氩氟酸作用而得;三氧化鈾和氟化氫在350—500° 时作用也生成UO₂F₂。
UO₃+2HF= UO₂F₂+ H₂O
它是淺黄色正交系晶体，在空气中热至300°以上才分解。
将硝酸鈾氧基和濃硫酸加热至冒烟，加水，由水溶液中可秸出三水合硫酸鈾氧基UO₂(SO₄)·3H₂O，它与碱金屬硫酸盐能生成M
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