過酸化ウラニル

過酸化ウラニル
識別子
CAS番号	12036-71-4 ;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	32816408;
ECHA 情報カード	100.031.671
EC番号	234-852-1;
パブケム CID	水和物: 29645;
ユニ	7TIU7JF0EV;
国連番号	2909
	InChI InChI=1S/O2.2O.U/c1-2;;;/q3*-2;+6 キー: XFDGHOMYEXQKDC-UHFFFAOYSA-N;
	笑顔 [O-2].[O-2].[O-][O-].[U+6];
プロパティ
化学式	UO 4 ·nH 2 O
モル質量	302.03 g/mol（ UO4として）
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。確認する（何ですか？）インフォボックス参照

過酸化ウラニルまたは過酸化ウラン水和物 (UO₄ ·nH₂ O) は、淡黄色の可溶性ウラン過酸化物です。濃縮ウラン燃料サイクルの 1 つの段階、および原位置浸出と樹脂イオン交換システムで調製されたイエローケーキに存在することが確認されています。この化合物は、UO ₃ ·(H₂ O₂ )·(H₂ O)とも表され、三酸化ウラン水和物 UO₃ · n H₂ O と非常によく似ています。両方の化合物の溶解挙動は、水和状態 (n は 0 から 4 の間で変化する) に非常に敏感です。過酸化ウランの主な特徴の 1 つは、平均 AMAD が約 1.1 μm の小さな針状結晶で構成されていることです。

ウラニル鉱物のスタッタイト(UO ₄ ·4H ₂ O) とメタスタッタイト (UO ₄ ·2H ₂ O) は、現在までに発見された鉱物の中で過酸化物を含む唯一の鉱物です。この製品は淡黄色の粉末です。

合成

一般的に、過酸化ウラニルは、ウラン(VI)溶液に過酸化物、通常は過酸化水素溶液を加えることで得られます。二水和物は、沸騰した硝酸ウラニル溶液に過酸化水素を加えて沈殿物を乾燥させることで得られ、三水和物はシュウ酸ウラニルアンモニウム溶液から沈殿させます。^[1]

結晶構造

単位格子は、2つの水分子と2つの過酸化物アニオンに配位したウラニル陽イオンから構成される。後者は陽イオンに対してμ2配位、つまり端に配位している^。追加の水分子は、水素結合によって結晶に結合している。^[2]X線結晶構造解析によって特徴付けられたのは四水和物のみであるが、密度汎関数理論は二水和物に対して良好な近似値を提供している。^[3]

ポリペルオキシウラニル酸同素体

硝酸ウラニルを過酸化水素とアルカリ金属水酸化物の水溶液に溶解すると、ポリオキソメタレートやフラーレンに似たケージクラスターを形成します。^{[4]また、合成では通常、}ゼオライトに似たテンプレートとして機能するアミンなどの有機材料が添加されます。^[5]

50個のウラン原子からなるペルオキシウラン酸塩クラスター^[4]
_{K 6} (H ₂ O) ₄ [(UO ₂ ) ₂ (O ₂ )(C ₂ O ₄ ) ₄ ]中の過酸化物架橋ウラニル二量体^[5]
五角形オキサロペルオキソウラン酸塩のK ₁₀ [(UO ₂ )(C ₂ O ₄ )] ₅ (H ₂ O) ₁₃^[5]

アプリケーション

水に溶解したウラン塩の放射線分解により過酸化物が生成され、過酸化ウラニルは使用済み放射性廃棄物の最終成分として研究されてきた。^[6]

参考文献

^ ラバルド (1954)。「Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. Unter Mitarbeit zahlreicher Fachleute herausg. v. G. Brauer. シュトゥットガルト: Ferdinand Enke Verlag 1954. XIX, 1439 S., 318 Abb., Ln. DM 199,—」。材質と腐食。5 (11): 475–476。土井：10.1002/maco.19540051117。ISSN 1521-4176。
^ Burns, Peter C.; Hughes, Karrie-Ann (2003). 「スタッタイト、[(UO ₂ )(O ₂ )(H ₂ O) ₂ ](H ₂ O) ₂ : 過酸化物鉱物の最初の構造」. American Mineralogist . 88 (7). Mineralogical Society of America : 1165–1168. Bibcode :2003AmMin..88.1165B. doi :10.2138/am-2003-0725. S2CID 100198554.(要約; 39 KB PDF)
^ Weck, Philippe F.; Kim, Kim; Jové-Colón, Carlos F.; Sassani, David C. (2012). 「過酸化ウラニル水和物の構造：スタッタイトとメタスタッタイトの第一原理研究」Dalton Transactions . 41 (32): 9748–9752. doi :10.1039/c2dt31242e. PMID 22763414.
^ ab Forbes, Tori Z.; McAlpin, J. Gregory; Murphy, Rachel; Burns, Peter C. (2008). 「金属酸素等多面体のフラーレントポロジーへの組み立て」Angew. Chem. Int. Ed. 120 (47): 2824–2827. Bibcode :2008AngCh.120.2866F. doi :10.1002/ange.200705563.
^ abc Sigmon, Ginger E.; Jie Ling; Unruh, Daniel K.; Moore-Shay, Laura; Ward, Matthew; Weaver, Brittany; Burns, Peter C. (2009). 「ウラニル-過酸化物相互作用はナノクラスターの自己組織化を促進する」J. Am. Chem. Soc. 131 (46): 16648–16649. doi :10.1021/ja907837u. PMID 19919139.
^ Nilsson , Sara ; Jonsson, Mats (2011). 「H ₂ O ₂とUO _2およびSIMFUELペレットの放射線誘導溶解」。Journal of Nuclear Materials。1–3 ( 410): 89–93。Bibcode :2011JNuM..410...89N。doi :10.1016/j.jnucmat.2011.01.020。

ウランの化学
フリーマン、マーヴィン D.、ストーバー、デニス E. (1999)。「スミス牧場プロジェクト: 1990 年代の原位置ウラン鉱山」。ウラン研究所第 24 回国際シンポジウム。ウラン研究所。2012 年 7 月 16 日時点のオリジナルからアーカイブ。2011年11 月 22 日閲覧。
Kubatko, K. -AH; Helean, KB; Navrotsky, A.; Burns, PC (2003). 「過酸化物含有ウラニル鉱物の安定性」. Science . 302 (5648): 1191–1193. doi :10.1126/science.1090259. PMID 14615533. S2CID 44415700.

[1] ラバルド (1954)。「Handbuch der präparativen anorganischen Chemie. Unter Mitarbeit zahlreicher Fachleute herausg. v. G. Brauer. シュトゥットガルト: Ferdinand Enke Verlag 1954. XIX, 1439 S., 318 Abb., Ln. DM 199,—」。材質と腐食。5 (11): 475–476。土井：10.1002/maco.19540051117。ISSN 1521-4176。

[2] Burns, Peter C.; Hughes, Karrie-Ann (2003). 「スタッタイト、[(UO ₂ )(O ₂ )(H ₂ O) ₂ ](H ₂ O) ₂ : 過酸化物鉱物の最初の構造」. American Mineralogist . 88 (7). Mineralogical Society of America : 1165–1168. Bibcode :2003AmMin..88.1165B. doi :10.2138/am-2003-0725. S2CID 100198554.(要約; 39 KB PDF)

[3] Weck, Philippe F.; Kim, Kim; Jové-Colón, Carlos F.; Sassani, David C. (2012). 「過酸化ウラニル水和物の構造：スタッタイトとメタスタッタイトの第一原理研究」Dalton Transactions . 41 (32): 9748–9752. doi :10.1039/c2dt31242e. PMID 22763414.

[NoTemplate-4] Forbes, Tori Z.; McAlpin, J. Gregory; Murphy, Rachel; Burns, Peter C. (2008). 「金属酸素等多面体のフラーレントポロジーへの組み立て」Angew. Chem. Int. Ed. 120 (47): 2824–2827. Bibcode :2008AngCh.120.2866F. doi :10.1002/ange.200705563.

[Orig-5] Sigmon, Ginger E.; Jie Ling; Unruh, Daniel K.; Moore-Shay, Laura; Ward, Matthew; Weaver, Brittany; Burns, Peter C. (2009). 「ウラニル-過酸化物相互作用はナノクラスターの自己組織化を促進する」J. Am. Chem. Soc. 131 (46): 16648–16649. doi :10.1021/ja907837u. PMID 19919139.

[6] ^ Nilsson , Sara ; Jonsson, Mats (2011). 「H ₂ O ₂とUO _2およびSIMFUELペレットの放射線誘導溶解」。Journal of Nuclear Materials。1–3 ( 410): 89–93。Bibcode :2011JNuM..410...89N。doi :10.1016/j.jnucmat.2011.01.020。