ウラン酸塩

すべてのウラン酸塩(VI)は混合酸化物、すなわち金属、ウラン、酸素原子からなる化合物です。 [UO ₄ ] ²⁻や [U ₂ O ₇ ] ²⁻のようなウランオキシアニオンは知られていません。代わりに、すべてのウラン酸塩の構造は、無限格子で酸素原子を共有するUO _n多面体に基づいています。 ^{[ 1 ]}ウラン酸塩(VI)の構造は、アクチニド元素以外の元素の混合酸化物の構造とは異なります。特徴的なのは、ウラニルイオン UO ₂ ²⁺に似た直線状の OUO部分が存在することです。ただし、UO結合長は、ウラニルイオンの結合長に似た 167 pm から、関連化合物 α-UO ₃の約 208 pm まで変化するため、これらの化合物がすべてウラニルイオンを含むかどうかは議論の余地があります。ウラン酸塩には主に2つの種類があり、これらは「ウラニル」酸素に加えて最近接酸素原子の数によって定義されます。^{[ 1 ]}

_{M 2} UO ₄ (M=Li、Na、K) および MUO ₄ (M=Ca、Sr)を含むグループには、 6 つの追加の酸素原子があります。ウラン酸カルシウム CaUO ₄を例にとると、6 つの酸素原子は、八面体の3 回対称軸に沿って扁平化された、扁平な八面体として配置されています。この軸は、OUO 軸 (ウラン原子の局所点群D _3d ) も通っています。これらの酸素原子はそれぞれ 3 つのウラン原子間で共有されており、これが化学量論 U 2×O 6×1/3 O = UO ₄を説明しています。この構造は、六方晶層構造として記述されています。また、2 つの UO 距離が減少し、他の 6 つの距離が増加した歪んだ蛍石構造と見なすこともできます。 ^{[ 1 ]}

もう一方のグループ、例えばウラン酸バリウム BaUO ₄には、さらに 4 つの酸素原子があります。これらの 4 つの酸素は同一平面上にあり、それぞれが 2 つのウラン原子間で共有されているため、化学量論は U 2×O 4×1/2 O = UO _{4となります。この構造は}正方晶層状構造と呼ばれます。^{[ 1 ]}

ウラン酸マグネシウム、MgUO ₄は全く異なる構造を持つ。歪んだ UO ₆八面体が無限鎖状に連結しており、「ウラニル」UO 結合長は 192 pm で、他の UO 結合長 218 pm とそれほど短くはない。^{[ 1 ]}

いわゆるジウラン酸塩は数多く知られている。これらは、金属酸化物の組み合わせまたはウラニル錯体の塩の熱分解によって合成される正確な組成の化合物と、イエローケーキ中に存在する近似組成の物質の2つのカテゴリーに分類される。その名称は経験式M _x U ₂ O ₇のみを指し、構造は二クロム酸イオンなどのイオンとは全く異なる。例えば、ジウラン酸バリウム BaU ₂ O ₇では、UO ₆八面体ユニットが辺を共有して結合し、結晶学的a方向とb方向に沿って無限鎖を形成する。^{[ 4 ]}

より複雑な実験式を持つウラン酸塩が知られています。基本的に、これらは陽イオンとウランの比率が 2:1 (一価陽イオン) または 1:1 (二価陽イオン) と異なる場合に生じます。電荷バランスにより、酸素原子の数は陽イオンとウラニル基の電荷の合計の半分に等しくなります。たとえば、陽イオン K ⁺の場合、K:U 比が 2、1、0.5 の化合物が見つかり、実験式 K ₂ UO ₄、K ₂ U ₂ O ₇、K ₂ U ₄ O ₁₃に対応します。^{[ 7 ]}_{これらの化合物のウラン酸塩構造は、UO x}構造単位が結合する方法が異なります。

イエローケーキは、ウラン塩を含む溶液にアルカリを加えることによって、ウランを他の元素から分離する際に生成される。 ^{[ 8 ]}

使用されるアルカリがアンモニアの場合、業界では ADU として知られるいわゆる二ウラン酸アンモニウムがイエローケーキの主成分です。沈殿物の正確な組成は、条件と存在する陰イオンにある程度依存し、式 (NH ₄ ) ₂ U ₂ O ₇は近似にすぎません。異なる温度と最終 pH の条件下で硝酸ウラニル溶液にアンモニアを添加して得られた沈殿物を乾燥させると、アンモニア/ウラン比が 0.37 で、さまざまな量の水と硝酸アンモニウムを含む緩く結合した化合物であると考えられました。^{[ 9 ]}_{他の研究では、全体的な式 3UO 3} ·NH ₃ ·5H ₂ Oに近似することがわかりました。 ^{[ 10 ]} ウラニルイオンの 非対称伸縮振動数は、NH ₄ ⁺含有量の増加とともに減少することがわかりました。この減少は連続的であり、バンドの分裂は観察されなかったため、ウラン酸アンモニウム系は均一で連続的であることがわかります。^{[ 11 ]}

ADUは、核燃料として使用されるウラン酸化物の製造における中間体であり、加熱によって直接酸化物に変換されます。約350 ℃でβ-UO ₃が生成され、それ以上の温度ではU ₃ O ₈が得られます。アルカリとして水酸化ナトリウムを使用すると、いわゆる二ウラン酸ナトリウム（SDU）が生成されます。これも酸化物に変換できます。アルカリとして酸化マグネシウムを使用すると、二ウラン酸マグネシウム（MDU）が生成されます。 

ウラン(VI)の酸化物やウラン酸塩は、過去にはフィエスタのような黄色の陶磁器釉薬として、また黄緑色のウランガラスの製造に使用されてきた。^{[ 12 ]}ウラン酸塩は放射性廃棄物管理においても重要である。^{[ 13 ]}