铀化合物查看源代码讨论查看历史
| 铀化合物 |
 |
铀化合物,铀在不同情况下，可以生成U(Ⅲ)到U(Ⅵ)的各种铀化合物,其中最稳定的是U(Ⅵ)的化合物,其次是U(Ⅳ)的化合物。主要化合物有:氧化物、氟化物、碳化物、硅化物。
简介
铀的重要氧化物有UO、UO、UO、UO和UO，其中最稳定的是UO，其次是UO。
二氧化铀 UO 二氧化铀是深褐色粉末，密度为10.96克/厘米,熔点2878°C。二氧化铀具有半导体性质，电阻率随温度升高而下降。由于二氧化铀具有受强辐照时不发生异性变形、在高温下晶格结构不变、不挥发和不与水发生化学反应等特性，已广泛用于制造反应堆燃料元件。
二氧化铀在室温下较稳定,但在空气中加热到200°C以上时会氧化成八氧化三铀。二氧化铀在高温下能与氟化氢、氟化铵等作用生成四氟化铀;溶解在过氧化氢的碱溶液中，生成过氧铀酸盐。二氧化铀可用金属热还原法还原成金属铀，还原剂常用钙和镁。
具有工业意义的二氧化铀制备方法有两种:
① 高温还原法 三氧化铀或八氧化三铀在800~900°C与氢进行还原反应而得;或用氨作还原剂,在550°C也可制得二氧化铀。
② 热分解法重铀酸铵(NH)UO、三碳酸铀酰铵(NH)【UO(CO)】及草酸铀酰UOCO等铀盐,在隔绝空气的情况下热分解，生成三氧化铀，分解产生的还原性气体，可进一步将三氧化铀还原成二氧化铀。分解温度约为450°C，还原温度为650~800°C。
三氧化铀 UO 三氧化铀随着生成条件不同，具有无定形和多种晶体结构，至少有六种晶体异构体，并各具有不同的特性。其颜色通常为橙色，随着晶体结构不同，颜色也不同。
几乎所有的铀酰盐、铀酰铵复盐、铀酸铵盐在空气中煅烧，都可生成三氧化铀。工业上最常用的制备方法是三碳酸铀酰铵、硝酸铀酰 UO(NO)、重铀酸铵及铀的水合过氧化物在400°C下热分解。
八氧化三铀UO 八氧化三铀粉末的颜色随制备的温度不同而呈橄榄绿、墨绿，有时呈黑色。三氧化铀在温度大于500°C时,即可转化为八氧化三铀。重铀酸铵在800°C热分解也可得到八氧化三铀。
已发现的氟化物有UF、UF、UF、UF和 UF。UF不挥发。UF是唯一稳定而易挥发的铀化合物，在气体扩散法分离铀同位素的工艺中，占有重要地位。四氟化铀则是生产金属铀工艺中的重要化合物。
四氟化铀 UF 四氟化铀呈翠绿色，又称绿盐。四氟化铀很稳定,在800°C才与氧反应，在250~400°C与氟反应生成六氟化铀，在高温下碱金属或碱土金属能将其还原成金属铀。四氟化铀的制法有两种:①湿法，在酸性溶液中，将六价铀还原成四价，再与氢氟酸作用，生成四氟化铀沉淀;在低于100°C时,在真空或惰性气体气氛中，用氢氟酸处理二氧化铀，也可得四氟化铀，称为低温氟化法。上述两种方法所得的四氟化铀都是水合物。②干法，二氧化铀和氟化氢在500~700°C可转化为四氟化铀;用氟里昂作氟化剂时，由于它具有还原性，也可以三氧化铀为原料制得四氟化铀:
稍加入些氧，反应即不产生光气;以氢、氯化氢、三氯乙烷、四氟化碳等为还原剂，在高温下也可将六氟化铀还原为四氟化铀，此法也具有工业意义。
六氟化铀 UF 六氟化铀是近于白色的粉末，容易挥发，已广泛用于气体扩散法分离铀同位素。六氟化铀不很活泼，在一般条件下不与氧、氢或氯反应;与氢在300°C以上才发生反应，反应缓慢;与水反应剧烈,生成UOF和HF,并释放出大量热。六氟化铀是强氟化剂和氧化剂，它可使镍合金腐蚀形成氟化膜而抗腐蚀，还可与多数有机物起氟化反应。制备六氟化铀可用粉末状四氟化铀在约300°C与氟反应。
单铀酸盐和多铀酸盐(又称重铀酸盐)统称铀酸盐。单铀酸HUO形成的盐具有MUO通式,M是一价金属阳离子，铀呈六价。单铀酸在空气中与碱金属氧化物、碳酸盐或乙酸盐一起加热，可得单铀酸盐。多铀酸盐中重要的是重铀酸铵，在铀工业中是回收铀的重要中间产品,俗称黄饼。重铀酸铵的制法,在工业上是将氨水加入到硫酸铀酰或硝酸铀酰溶液中，即可生成重铀酸铵沉淀。重铀酸铵的分子式过去一直认为是 (NH)UO，近来研究表明，它是三氧化铀-氨-水的三元体系，随沉淀生成的pH等条件的不同，三元组成也不同。
氢化铀是实验室中由铀制备大部分铀化合物的中间产物。块状金属铀在 250°C时与氢迅速反应，生成黑色粉末状氢化铀，温度高于400°C时,氢化铀开始分解，可得高活性细粉末状的铀。这种铀特别适于合成铀的化合物，这是氢化铀最主要的用途。
评价
铀的碳化物具有独特的金属传导性，其熔点和硬度都很高，适于做核燃料。共有三种碳化铀:UC、UC和UC。UC和分散在石墨中的UC，是高温反应堆使用的核燃料形式。将氢化铀分解而得的细铀粉末与甲烷作用，在650°C生成UC，在950°C以上生成UC。也可用碳还原氟化铀,然后用真空电弧熔化及浇铸而得UC。
铀的硅化物主要是硅化铀USi，它的密度高(15.6克/厘米)，寄生中子吸收截面低，同时对水有良好的耐腐蚀性。初步辐照试验已证明，它是一个潜在的有用的核燃料。硅化铀可用真空感应炉熔化铀和硅制得，由于其组成范围很窄，实际上很少得到单相合金，往往含有过量的铀或USi。[1]