Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Любое химическое соединение, содержащее по меньшей мере один атом урана Соединения урана - это соединения, образованные элементом уран (U). Хотя уран является радиоактивным актиноидом, его соединения хорошо изучены из-за его длительного периода полураспада и его применения. Обычно он образуется в состояниях окисления +4 и +6, хотя он может также образовываться в других состояниях окисления.
Any chemical compound having at least one uranium atom
Uranium compounds are compounds formed by the element uranium (U). Although uranium is a radioactive actinide, its compounds are well studied due to its long half life and its applications. It usually forms in the +4 and +6 oxidation states, although it can also form in other oxidation states.
Оксиды
Кальцинированный урановый желтый пирог, производимый во многих крупных мельницах, содержит распределение видов окисления урана в различных формах, начиная от наиболее окисленного до наименее окисленного. Частицы с коротким временем пребывания в кальцинирующем станке, как правило, будут менее окисляться, чем частицы с длительным временем удержания или частицы, извлеченные из скруббера. Содержание урана обычно упоминается как , которое относится к дням Манхэттенского проекта, когда оно использовалось в качестве стандарта отчетности по аналитической химии. Фазовые связи в кислородной системе урана сложны. Наиболее важными окислительными состояниями урана являются уран (IV) и уран (VI), а их два соответствующих оксида - соответственно диоксид урана и триоксид урана. Существуют также другие оксиды урана, такие как монооксид урана (UO), пентооксид диурана и перекись урана. Наиболее распространенными формами оксида урана являются оксид триурана и оксид триурана. Обе формы оксида являются твердыми веществами, которые имеют низкую растворимость в воде и относительно стабильны в широком диапазоне условий окружающей среды. Октоксид триурана является (в зависимости от условий) наиболее стабильным соединением урана и является формой, наиболее часто встречающейся в природе. Диоксид урана является формой, в которой уран чаще всего используется в качестве топлива для ядерного реактора. В условиях окружающей среды они постепенно превращаются в уран. Из-за своей стабильности оксиды урана обычно считаются предпочтительной химической формой для хранения или утилизации.
Calcined uranium yellowcake, as produced in many large mills, contains a distribution of uranium oxidation species in various forms ranging from most oxidized to least oxidized. Particles with short residence times in a calciner will generally be less oxidized than those with long retention times or particles recovered in the stack scrubber. Uranium content is usually referenced to , which dates to the days of the Manhattan Project when was used as an analytical chemistry reporting standard. Phase relationships in the uranium oxygen system are complex. The most important oxidation states of uranium are uranium(IV) and uranium(VI), and their two corresponding oxides are, respectively, uranium dioxide and uranium trioxide Other uranium oxides such as uranium monoxide (UO), diuranium pentoxide , and uranium peroxide also exist. The most common forms of uranium oxide are triuranium octoxide and Both oxide forms are solids that have low solubility in water and are relatively stable over a wide range of environmental conditions. Triuranium octoxide is (depending on conditions) the most stable compound of uranium and is the form most commonly found in nature. Uranium dioxide is the form in which uranium is most commonly used as a nuclear reactor fuel. At ambient temperatures, will gradually convert to Because of their stability, uranium oxides are generally considered the preferred chemical form for storage or disposal.
Химия водных веществ
Соли многих окислительных состояний урана растворимы в воде и могут быть изучены в водных растворах. Наиболее распространенными ионными формами являются (коричнево-красный), (зеленый), UO2+ (нестабильный) и UO22+ (желтый), для U(III), U(IV), U(V) и U(VI), соответственно. Для формального состояния окисления урана ((II) существует несколько твердых и полуметаллических соединений, таких как UO и US, но не известно, существуют ли простые ионы в растворе для этого состояния. Ионы водорода освобождаются из воды и поэтому считаются очень нестабильными. Ион UO22+ представляет собой уран ((VI) состояние и, как известно, образует соединения, такие как уранал карбонат, уранал хлорид и уранал сульфат. UO22+ также образует комплексы с различными органическими хелатирующими агентами, наиболее распространенным из которых является уранил ацетат. В отличие от уранильных солей урана и полиатомных ионных катионных форм оксида урана, уранаты, соли, содержащие полиатомный анион оксида урана, как правило, не растворимы в воде.
Salts of many oxidation states of uranium are water soluble and may be studied in aqueous solutions. The most common ionic forms are (brown red), (green), UO2+ (unstable), and UO22+ (yellow), for U(III), U(IV), U(V), and U(VI), respectively. A few solid and semi metallic compounds such as UO and US exist for the formal oxidation state uranium(II), but no simple ions are known to exist in solution for that state. Ions of liberate hydrogen from water and are therefore considered to be highly unstable. The UO22+ ion represents the uranium(VI) state and is known to form compounds such as uranyl carbonate, uranyl chloride and uranyl sulfate. UO22+ also forms complexes with various organic chelating agents, the most commonly encountered of which is uranyl acetate. Unlike the uranyl salts of uranium and polyatomic ion uranium oxide cationic forms, the uranates, salts containing a polyatomic uranium oxide anion, are generally not water soluble.
Карбонаты
Взаимодействие карбонатных анионов с ураном (VI) приводит к значительным изменениям диаграммы Пурбея при переходе среды из воды в раствор, содержащий карбонат. В то время как подавляющее большинство карбонатов нерастворимы в воде (студентам часто учат, что все карбонаты, кроме карбонатов щелочных металлов, нерастворимы в воде), карбонаты урана часто растворимы в воде. Это связано с тем, что катион U ((VI) способен связывать два терминальных оксида и три или более карбонатов для образования анионных комплексов. + Диаграммы ПурбеяУран в некомплексирующей водной среде (например, перхлориновая кислота/гидроксид натрия). Уран в карбонатном раствореОтносительные концентрации различных химических форм урана в некомплексирующей водной среде (например, перхлориновая кислота/гидроксид натрия). Относительные концентрации различных химических форм урана в водном карбонатном растворе.
The interactions of carbonate anions with uranium(VI) cause the Pourbaix diagram to change greatly when the medium is changed from water to a carbonate containing solution. While the vast majority of carbonates are insoluble in water (students are often taught that all carbonates other than those of alkali metals are insoluble in water), uranium carbonates are often soluble in water. This is because a U(VI) cation is able to bind two terminal oxides and three or more carbonates to form anionic complexes. +Pourbaix diagramsUranium in a non complexing aqueous medium (e. g. perchloric acid/sodium hydroxide). Uranium in carbonate solutionRelative concentrations of the different chemical forms of uranium in a non complexing aqueous medium (e. g. perchloric acid/sodium hydroxide). Relative concentrations of the different chemical forms of uranium in an aqueous carbonate solution.
Влияние рН
Диаграммы фракций урана в присутствии карбоната еще больше иллюстрируют это: когда pH раствора урана (VI) увеличивается, уран превращается в гидратированный оксид урана гидроксид, а при высоких pH он становится анионным гидроксидным комплексом. При добавлении карбоната уран превращается в серию карбонатных комплексов, если повышается рН. Одним из последствий этих реакций является повышенная растворимость урана в диапазоне рН от 6 до 8, что напрямую влияет на долгосрочную стабильность отработанного уран-диоксида.
The uranium fraction diagrams in the presence of carbonate illustrate this further: when the pH of a uranium(VI) solution increases, the uranium is converted to a hydrated uranium oxide hydroxide and at high pHs it becomes an anionic hydroxide complex. When carbonate is added, uranium is converted to a series of carbonate complexes if the pH is increased. One effect of these reactions is increased solubility of uranium in the pH range 6 to 8, a fact that has a direct bearing on the long term stability of spent uranium dioxide nuclear fuels.
Гидриды, карбиды и нитриды
Уран металлический нагревается, чтобы вступать в реакцию с водородом и образовывать гидрид урана. Даже более высокие температуры обратимо удаляют водород. Это свойство делает гидриды урана удобными исходными материалами для создания реактивного порошка урана вместе с различными карбидами, нитридами и галидными соединениями урана. Существуют две кристаллические модификации гидрида урана: α-форма, которая получается при низких температурах, и β-форма, которая создается при температуре образования выше 250 °C. Карбиды урана и нитриды урана являются относительно инертными полуметаллическими соединениями, которые минимально растворимы в кислотах, реагируют с водой и могут воспламеняться в воздухе, чтобы образовывать карбиды урана. Карбиды урана включают в себя монокарбид урана (U C), дикарбид урана и трикарбид диурана. Оба UC и образуются путем добавления углерода к расплавленному урану или подвергая металл окиси углерода при высоких температурах. Стабильность ниже 1800 °C, получается путем нагревания смеси UC и подвержения ее механическому напряжению. Нитриды урана , полученные при непосредственном воздействии металла на азот , включают мононитрид урана (UN), динитрид урана и тринитрид диурана .
Uranium metal heated to reacts with hydrogen to form uranium hydride. Even higher temperatures will reversibly remove the hydrogen. This property makes uranium hydrides convenient starting materials to create reactive uranium powder along with various uranium carbide, nitride, and halide compounds. Two crystal modifications of uranium hydride exist: an α form that is obtained at low temperatures and a β form that is created when the formation temperature is above 250 °C. Uranium carbides and uranium nitrides are both relatively inert semimetallic compounds that are minimally soluble in acids, react with water, and can ignite in air to form Carbides of uranium include uranium monocarbide (U C), uranium dicarbide , and diuranium tricarbide Both UC and are formed by adding carbon to molten uranium or by exposing the metal to carbon monoxide at high temperatures. Stable below 1800 °C, is prepared by subjecting a heated mixture of UC and to mechanical stress. Uranium nitrides obtained by direct exposure of the metal to nitrogen include uranium mononitride (UN), uranium dinitride , and diuranium trinitride .