- Оксид урана(IV)
-
Оксид урана(IV)
__ U4+ __ O2−Общие Систематическое наименование Оксид урана(IV), Диоксид урана Традиционные названия Двуокись урана Химическая формула UO2 Физические свойства Состояние (ст. усл.) твёрдое (в виде чёрного порошка) Молярная масса 270,03 г/моль Плотность 10,97 г/см³ Термические свойства Температура плавления 2875 °C Молярная теплоёмкость (ст. усл.) 63,6 Дж/(моль·К) Теплопроводность (ст. усл.) 4,5 Вт/(м·K) Энтальпия образования (ст. усл.) −1084,5 кДж/моль Коэфф. тепл. расширения 9,2·10−6 K−1 Давление пара в зависимости от температуры lgp=33,115T-4,026lgT+25,686 Структура Координационная геометрия Тетраэдрическая (O2−)
кубическая (UIV), координационное число U[8], O[4]Кристаллическая структура кубическая, , Fm3m, No. 225
Классификация Рег. номер CAS 1344-57-6 Рег. номер EINECS 215-700-3 SMILES O=U=O RTECS YR4705000 Оксид урана(IV) — неорганическое бинарное химическое соединение урана с кислородом — вещество тёмно-коричневого, почти чёрного, цвета. Химическая формула UO2 (точнее, UO2±x).
Содержание
Свойства
Температура плавления в зависимости от стехиометрического состава составляет от 2840 до 2875 °C. Диоксид урана — нестехиометрическое соединение, имеющее состав от UO1,6 до UO2,5. Диоксид урана термодинамически устойчив при нагревании в вакууме или в востановительной атмосфере до температуры 1600 °C и возгоняется без разложения. При более высокой температуре он теряет кислород с образованием достехиометрического диоксида. В присутствии же кислорода, способен растворять его в себе с сохранением кубической структуры кристалла типа флюорита CaF2, причём дополнительные (сверх стехиометрии) атомы кислорода удерживаются в промежутках кристаллической решётки в результате внедрения атомов кислорода в решётку UO2 с образованием фазы UO2±x, где x зависит от температуры. При увеличении содержания кислорода цвет диоксида изменяется от тёмно-коричневого до чёрного[1].
Диоксид урана обладает сильно-основными свойствами, не реагирует с водой и её парами до 300 °C, не растворяется в соляной кислоте, но растворим в азотной кислоте, царской водке и смеси HNO3 и HF. При растворении в азотной кислоте происходит образование уранил-ионов UO2+2. Известен один кристаллогидрат диоксида урана UO2•2H2O — чёрный осадок, выпадающий при гидролизе растворов урана. Диоксид урана входит в состав урановых минералов уранинита и клевеита.
Применение
Бочки с сырьем для производства таблеток диоксида урана на Новосибирском заводе химиконцентратов.У диоксида урана нет фазовых переходов, он менее подвержен газовому распуханию, чем сплавы урана. Это позволяет повысить глубину выгорания до нескольких процентов. Диоксид урана не взаимодействует с цирконием, ниобием, нержавеющей сталью и другими материалами при высоких температурах.
Эти свойства позволяют применять его в ядерных реакторах, получая высокие температуры и, следовательно, высокий КПД реактора. ТВЭЛы из диоксида урана изготавливаются в виде брусков, трубок, таблеток и т. д. методами керамической технологии: холодным прессованием и выдавливанием с последующим спеканием изделий или горячим прессованием. В виде порошка диоксид урана диспергируется в металлических, графитовых или керамических матрицах. Основной недостаток керамики — низкая теплопроводность — 4,5 Вт/(м·К) (при температуре 800 °C). Кроме того, горячая керамика очень хрупка и может растрескиваться.
Диоксид урана, как и другие оксиды урана, используется также как промежуточный продукт при производстве других урановых соединений, главным образом фторидов урана. В общем, все оксиды урана являются наиболее устойчивыми соединениями урана, в связи с чем широко используются как для хранения урана, так и как промежуточное звено между урановорудным, аффинажно-металлургическим и фторидными урановыми производствами.
Получение
Диоксид урана можно получить, восстанавливая водородом высшие оксиды[1]:
или оксалат уранила:
Примечания
- ↑ 1 2 проф.И. Н. Бекман Уран. Учебное пособие. — М.: МГУ, 2009.
Литература
- Громов Б. В. Введение в химическую технологию урана. — М.: Атомиздат, 1978.
- Кац Дж., Рабинович Е. Химия урана: уран как элемент, его бинарные соединения, гидраты окислов и оксигалогениды. — М.: Иностранная литература, 1954.
- Шевченко В. Б., Судариков Б. Н. Технология урана. — М., 1961.
Категории:- Оксиды урана
- Неорганические вещества
-
Wikimedia Foundation. 2010.