Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Уран(IV) сульфаты (U(SO4)2) – уранның суда еритін тұзы. Бұл өте улы қосылыс. Уран сульфаты минералдары көбінесе уран кенетін жерлердің маңында кеңінен таралған, олар оттегі бар сулармен шайылып, кислоталы сульфатқа бай кен қалдықтарының булануы нәтижесінде пайда болады. Уран сульфаты уран гексафторидін өндірудегі аралық зат. Ол сонымен қатар сулы гомогенді реакторларды отынмен қамтамасыз ету үшін де қолданылды.
Uranium(IV) sulfate (U(SO4)2) is a water soluble salt of uranium. It is a very toxic compound. Uranium sulfate minerals commonly are widespread around uranium bearing mine sites, where they usually form during the evaporation of acid sulfate rich mine tailings which have been leached by oxygen bearing waters. Uranium sulfate is a transitional compound in the production of uranium hexafluoride. It was also used to fuel aqueous homogeneous reactors.
Дайындық
Ерітіндідегі уранил сульфаты фотохимиялық түрде уран(IV) сульфатына оңай тотығуға ұшырайды. Фоторедукция күн сәулесінде жүзеге асырылады және редукциялағыш зат ретінде этанол қосуды қажет етеді. Уран(IV) кристалданады немесе артық этанолмен тұнбаға түседі. Оны әртүрлі дәрежеде гидратацияланған күйде алуға болады. U(SO4)2 U(VI) электрохимиялық тотығуы және сульфаттар қосу арқылы да дайындалуы мүмкін. U(VI) U(IV) дейін тотығу микроорганизмдердің әрекеттері сияқты әртүрлі механизмдер арқылы табиғи түрде жүреді. U(SO4)2 түзiлуi энтропиялық және термодинамикалық тұрғыдан тиімді реакция болып табылады.
Uranyl sulfate in solution is readily photochemically reduced to uranium(IV) sulfate. The photoreduction is carried out in the sun and requires the addition of ethanol as a reducing agent. Uranium(IV) crystallizes or is precipitated by ethanol in excess. It can be obtained with different degrees of hydration. U(SO4)2 can also be prepared through electrochemical reduction of U(VI) and the addition of sulfates. Reduction of U(VI) to U(IV) occurs naturally through a variety of means, including through the actions of microorganisms. Formation of U(SO4)2 is an entropically and thermodynamically favorable reaction.
Тау-кен өндірісі және қоршаған ортада болуы
Уранды өндіруде кеңінен қолданылатын "in situ leaching" (ISL) техникасы уран сульфаты қосылыстарын жасанды түрде көбейтуге себеп болады. ISL 1990 жылдары АҚШ-та уран өндірудің ең көп қолданылған әдісі болды. Бұл әдіс кен орнына суырқышқыл немесе сілтілік карбонат ерітіндісін соруды қамтиды, онда ол уранмен кешендесіп, ерітінді алынып, уран тазартылады. Бұл синтетикалық күкірт қышқылының қосылуы осы жерде уран сульфаты кешендерінің мөлшерін табиғи емес түрде арттырады. Қышқылдың енгізілуінен pH төмендеуі U(IV) еритін деңгейін арттырады, ол әдетте салыстырмалы түрде ерімейтін және бейтарап pH-та ерітіндіден тұнбаланады. Уранның тотығу күйлері U3+-ден U6+-ға дейін өзгереді, U(III) және U(V) сирек кездеседі, ал U(VI) және U(IV) басым. U(VI) тұрақты сулы кешендер құрайды, сондықтан ол өте жылдам қозғалады. Кен орындарынан уранның зиянды қосылыстарын таратудың алдын алу көбінесе U(VI) тотығуын U(IV) күйіне дейін азайтуды қамтиды, ол әлдеқайда аз ериді. Дегенмен, күкірт қышқылы мен сульфаттардың болуы pH төмендеуі және уран тұздарының пайда болуы арқылы осы процеске кедерес келтіреді. U(SO4)2 суда еритін, сондықтан одан да жылдам қозғалады. Уран сульфаты кешендері де оңай түзіледі.
In situ leaching (ISL), a widespread technique used to mine uranium, is implicated in the artificial increase of uranium sulfate compounds. ISL was the most widely used method to mine uranium in the United States during the 1990s. The method involves pumping an extraction liquid (either sulfuric acid or an alkaline carbonate solution) into an ore deposit, where it complexes with the uranium, removing the liquid and purifying the uranium. This synthetic addition of sulfuric acid unnaturally raises the abundance of uranium sulfate complexes at the site. The lower pH caused by the introduction of acid increases the solubility of U(IV), which is typically relatively insoluble and precipitates out of solution at neutral pH. Oxidation states for uranium range from U3+ to U6+, U(III) and U(V) are rarely found, while U(VI) and U(IV) predominate. U(VI) forms stable aqueous complexes and is thus fairly mobile. Preventing the spread of toxic uranium compounds from mining sites often involves reduction of U(VI) to the far less soluble U(IV). The presence of sulfuric acid and sulfates prevents this sequestration, however, by both lowering the pH and through the formation of uranium salts. U(SO4)2 is soluble in water, and thus far more mobile. Uranium sulfate complexes also form quite readily.
Қоршаған ортаға және денсаулыққа әсері
U(IV) U(VI)-ға қарағанда әлдеқайда аз ериді, сондықтан қоршаған ортада оңай жылжымайды, сондай-ақ UO2(SO4) сияқты сульфат қосылыстарын да түзетін болады. Уранды тотығуын төмендетуге қабілетті бактериялар, шахта қалдықтары және ядролық қару өндіріс орындары сияқты ластанған аймақтардан U(VI)-ны жою құралы ретінде ұсынылған. Жер асты суларының уранмен ластануы – денсаулыққа қауіпті жағдай және қоршаған ортаға да зиян келтіруі мүмкін. Көптеген сульфатты тотығуын төмендетуге қабілетті бактериялар да уранды тотығуын төмендетуге жарайды. Сульфатты (тотығуын төмендетілген уранды ерітетін) және жылжымалы U(VI)-ны қоршаған ортадан тазарта алу мүмкіндігі, ISL кен орындарын биологялық әдіспен қалпына келтіруге мүмкіндік береді.
U(IV) is much less soluble, and thus less environmentally mobile, than U(VI), which also forms sulfate compounds such as UO2(SO4). Bacteria which are able to reduce uranium have been proposed as a means of eliminating U(VI) from contaminated areas, such as mine tailings and nuclear weapons manufacture sites. Contamination of groundwater by uranium is considered a serious health risk, and can be damaging to the environment as well. Several species of sulfate reducing bacteria also have the ability to reduce uranium. The ability to clear the environment of both sulfate (which solubilizes reduced uranium) and mobile U(VI) makes bioremediation of ISL mining sites a possibility.
Қауысқан қосылыстар
U(SO4)2 жартылай еритін қосылыс болып табылады және тоғызға дейін координациялық сулары бар әртүрлі гидратациялық күйлерде кездеседі. U(IV) беске дейін координациялық сульфаттарға ие болуы мүмкін, бірақ U(SO4)2-ден жоғары ештеңе маңызды сипатталған жоқ. U(SO4)2+ және U(SO4)2 үшін кинетикалық деректер, монодентатты кешен үшін K0 = 6,58-ге қарағанда, бидентатты кешен термодинамикалық тұрғыдан айқын басымдыққа ие екенін көрсетеді, оның K0 мәні 10,51-ге тең. U(IV) сульфат қосылысы ретінде, әсіресе U(SO4)2 ретінде, әлдеқайда тұрақты. Бехонекит – химиялық құрамы U(SO4)2(H2O)4 болатын, жақында (2011 ж.) сипатталған U(IV) минералы. Уран орталығында сегіз оттек лигандтары бар, олардың төртеуі сульфат топтарынан, ал төртеуі су лигандтарынан. U(SO4)2(H2O)4 қысқа, жасыл кристалдар түзеді. Бехонекит – табиғатта кездесетін U(IV) сульфатының алғаш рет сипатталған түрі.
U(SO4)2 is a semi soluble compound and exists in a variety of hydration states, with up to nine coordinating waters. U(IV) can have up to five coordinating sulfates, although nothing above U(SO4)2 has been significantly described. Kinetics data for U(SO4)2+ and U(SO4)2 reveal that the bidentate complex is strongly favored thermodynamically, with a reported K0 of 10.51, as compared to K0=6.58 for the monodentate complex. U(IV) is much more stable as a sulfate compound, particularly as U(SO4)2. Běhounekite is a recently (2011) described U(IV) mineral with the chemical composition U(SO4)2 (H2O)4. The uranium center has eight oxygen ligands, four provided by the sulfate groups and four from the water ligands. U(SO4)2 (H2O)4 forms short, green crystals. Běhounekite is the first naturally occurring U(IV) sulfate to be described.