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三氧化铀的分类以及合成方法
2018-01-09 10:28:38来源:元素商城

化学词典告诉你三氧化铀的分类以及合成方法。三氧化铀亦称“氧化铀酰”。化学式UO3。分子量286.03。橙红色斜方系晶体。相对密度7.29。不溶于水,溶于盐酸和硝酸。制法:向硝酸铀酰水溶液中徐徐加入氨水,析出沉淀,将沉淀抽滤、洗涤,在空气中于500℃加热而得。

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三氧化铀分类

三氧化铀存在6种晶型结构,只有γ型在常压下较稳定。α、β、γ、δ4种晶型在常压下加热时均分解生成八氧化三铀。可由铀酰的化合物,如碳酸铀酰、草酸铀酰或硝酸铀酰热分解制得。六种晶型是:

(1)α型,米黄色或橙、红色晶体。正交结构。在470~500℃温度下加热非晶型三氧化铀制得。

(2)β型,橙色或红色晶体。单斜结构。α型加热(500~550℃)可得。

(3)γ型,黄色晶体。常压下较稳定;在氧压4MPa和650℃下可由其他晶型的三氧化铀制得。

(4)δ型,立方晶体。在375~410℃由β-氢氧化氧铀[β-UO2(OH)2]分解而得。

(5)ε型,砖红色三斜晶体,400℃时分解为八氧化三铀。250~375℃下由八氧化三铀与二氧化氮反应制得。

(6)非晶型,橙色固体,450℃时分解成八氧化三铀。以硝酸铀酰水溶液为原料直接热分解脱硝为三氧化铀。加热草酸铀酰到400℃也可得。

三氧化铀的合成方法

无水的三氧化铀因制法的不同而存在着许多不同的相,但不论哪一种相,经高温加热,均分解为八氧化三铀U3O8。

制法1 α-UO3、β-UO3、γ-UO3:

将精制的硝酸双氧铀UO2(NO3)2·6H2O置于清洁的蒸发皿中,在空气中加热,慢慢从室温升至500℃,硝酸盐熔融后即分解为氧化物,在500℃下烧结12小时,然后迅速冷却,可得到α-UO3。若慢慢升温(3~5℃/min)至500℃,并连续加热2~3周,然后在炉子中自然冷却到室温,即可制得结晶性的γ-UO3。如果迅速升温[(30~40)℃/min],就生成β-UO3,但是如果在500℃下长时间(数周)连续加热,就会慢慢转变为γ-UO3,已知γ-UO3在1.01×103kPa以下的氧分压下为最稳定的形态。

δ-UO3:将无水三氧化铀(任何相均可)与水封于反应管中,加热至200~280℃时进行反应。反应所制得的产物(β-UO3·H2O等)在空气中375℃下加热24h以上时,即可制得δ-UO3。

ε-UO3:将U3O8在NO2气流中加热至250~375℃,可得到ε-UO3。

ζ-UO3:将金属铀溶于LiClO4中可制备得到ζ-UO3。

η-UO3:将UO3在2961atm氧气中加热至1100℃可得到η-UO3。

制法2β-UO3的制法

将氨水加入到硝酸双氧铀水溶液中,在pH=7~10的范围内生成黄色二铀酸铵沉淀,将此沉淀在空气中加热至500℃,就生成β-UO3。一般情况下,在这样的条件下β-UO3容易转变为γ-UO3,但使用含氨的盐经热分解所生成的β-UO3比较稳定。

非晶型UO3、α-UO3的制法。

将过氧化氢加入到硝酸双氧铀水溶液中,生成过氧化铀UO4·4H2O(温度在70℃以上时,就生成UO4·2H2O)。将过氧化铀充分洗净,彻底除去硝酸根离子后,在50℃以下进行干燥,干燥后放入蒸发皿中,在空气中缓缓加热至400℃(在200~225℃就分解为氧化物),并保持1~2h,过氧化物就完全分解,而制得非晶型的三氧化铀。

若过氧化铀没有被充分洗净,则会存在相当量(约5%)的硝酸根离子。将它在50℃以下干燥后,在空气中加热,至200℃时生成非晶型三氧化铀的水合物,温度升至400℃时就生成α-UO3。如果在550℃时加热1~2h,就可得到结晶性的α-UO3。在550℃以下即使长时间加热,三氧化铀水合物也不会完全分解,但在600℃以上时,由于会慢慢分解为八氧化三铀,所以加热时必须将温度保持在525~575℃的范围内。

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