1 / 51

Лекция 11 Шагалов Владимир Владимирович

Соли урана. Лекция 11 Шагалов Владимир Владимирович. Соли урана. Соль – класс химических соединений состоящих из анионов и катионов Исходя из определения – любое бинарное или тройное соединение можно рассматривать как соль.

lavender
Download Presentation

Лекция 11 Шагалов Владимир Владимирович

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Соли урана Лекция 11 Шагалов Владимир Владимирович

  2. Соли урана Соль – класс химических соединений состоящих из анионов и катионов Исходя из определения – любое бинарное или тройное соединение можно рассматривать как соль Условно будем рассматривать как соли только соединения урана с минеральными или органическими кислотами 2 Шагалов Владимир Владимирович

  3. Соли урана Наиболее устойчивые степени окисления урана в солях U+4 и U+6 Также возможно образование неустойчивых трех и пяти валентных состояний U+3, U+5 3 Шагалов Владимир Владимирович

  4. Соли урана Химия солей урана цветная U+3 - красный U+4- зеленый U+5 - прозрачный U+6 - желтый Бывают исключения 4 Шагалов Владимир Владимирович

  5. Соли урана 3+ Соли трехвалентного урана неустойчивы соединения медленно окисляющиеся водой до U+4 Разбавленные растворы имеют розовую окраску, концентрированные винно-красную. Могут существовать в растворах только в присутствии восстановителей Наиболее устойчивые соли U+3– фториды, хлориды и бромиды рассмотрены ранее 5 Шагалов Владимир Владимирович

  6. Получение солей урана 3+ Электролиз растворов U+4в инертной атмосфере U+4 → U+3 + ē Восстановление растворов U+4атомарным водородом U+4+ Н → U+3 + Н+ 6 Шагалов Владимир Владимирович

  7. Соли урана 3+ Практического значения в технологии ядерного топлива не имеют 7 Шагалов Владимир Владимирович

  8. Соли урана 4+ Соли четырехвалентного урана стабильные соединения в инертной атмосфере в присутствии окислителей переходят в шестивалентные. Цвет растворов от светло до темно зеленого Наиболее важные соли: сульфат и оксалат Выше были рассмотрены фторид, хлорид, бромид 8 Шагалов Владимир Владимирович

  9. Сульфат урана 4+ Из всех водорастворимых соединений четырехвалентного урана наибольшее значение имеет сульфат урана и его комплексные производные Растворимость ≈ 10 % масс. 9 Шагалов Владимир Владимирович

  10. Сульфат урана 4+ Взаимодействует с водой с образованием малорастворимого основного сульфата U(SO4)2 + H2O ↔ UOSO4↓+ H2SO4 В кислых средах равновесие смещено влево, также высокая кислотность увеличивает устойчивость к окислению 10 Шагалов Владимир Владимирович

  11. Получение сульфата урана 4+ Окислительные методы (степень окисления < 4) U + H2SO4(конц)→ U(SO4)2 + H2 UH3 + H2SO4→ U(SO4)2 + H2 11 Шагалов Владимир Владимирович

  12. Получение сульфата урана 4+ • Обменные методы (степень окисления = 4) • UO2 + H2SO4(конц)→ U(SO4)2 + H2O • U(OH)4 + H2SO4 → U(SO4)2 + H2O • UF4 + H2SO4→ U(SO4)2 + HF • UF4 + H2SO4 + SiO2 → U(SO4)2 + SiF4 ↑+ H2O 200-240 12 Шагалов Владимир Владимирович

  13. Получение сульфата урана 4+ • Восстановительные методы (степень окисления > 4) • UO2SO4+ H2SO4 + Zn → U(SO4)2 + ZnSO4 + H2O • H2SO4 + Zn → ZnSO4 + H2 • UO2SO4+ H2SO4 + H2→ U(SO4)2 + H2O • UO2(SO4) + Тi2(SO4)3 U(SO4)2 + 2ТiOSO4 13 Шагалов Владимир Владимирович

  14. Получение сульфата урана 4+ Восстановительные методы (степень окисления > 4) Электролиз растворов UO2SO4+ H2SO4→ U(SO4)2 + H2O+ O2 на катоде: UO22- + 2ē + 4Н+ ⇄ U4+ + 2H2O на аноде: SО42-– 2ē ⇄ SO3 + 1/2О2↑ SO3 + H2O = Н2SO4 SО42- – 2ē + H2O ⇄ Н2SO4 + 1/2O2↑ 14 Шагалов Владимир Владимирович

  15. Получение сульфата урана 4+ Из водных растворов сульфат урана выделяется в виде кристаллогидрата U(SO4)2∙nH2O n = 2, 4, 5, 6, 8, 9 15 Шагалов Владимир Владимирович

  16. Получение сульфата урана 4+ Дегидратация протекает по схеме: U(SO4)2‧8H2OU(SO4)2‧4H2O U(SO4)2‧4H2O U(SO4)2‧2H2O U(SO4)2‧2H2O U(SO4)2‧0,5H2O U(SO4)2‧0,5H2O U(SO4)2(б/в) U(SO4)2(б/в) окисление до UO2SO4 UO2SO4 U3O8 Может быть обезвожен без разложения 16 Шагалов Владимир Владимирович

  17. Получение сульфата урана 4+ Соли четырех и шести валентного урана в следствие малого ионного радиуса и большого заряда склонены к комплексообразованию U(SO4)2 + H2SO4→ H2[U(SO4)3] H2[U(SO4)3] + H2SO4→ H4[U(SO4)4] Комплексные сульфаты урана хорошо растворимы 17 Шагалов Владимир Владимирович

  18. Оксалат урана 4+ Одно из наиболее устойчивых соединений U4+ Кристаллическое вещество темно-зеленого цвета Плохо растворим в воде и кислотах Из водных растворов кристаллизуется в виде кристаллогидрата U(С2O4)2∙6H2O 18 Шагалов Владимир Владимирович

  19. Оксалат урана 4+ Растворимость в воде и разбавленных кислотах: 25 мг/л Растворимость в кислотах (0,1 N, H2SO4, HCl, HNO3): 10 мг/л 19 Шагалов Владимир Владимирович

  20. Получение оксалат урана 4+ Безводный оксалат урана возможно получить прокалкой U(С2O4)2∙6H2OU(С2O4)2 + 6H2O U(C2O4)2 UO2 + CO2 + CO 20 Шагалов Владимир Владимирович

  21. Комплексообразование оксалата урана 4+ Образует хорошо растворимые комплексы подобно сульфату урана U(С2O4)2 + H2С2O4→ H2[U(С2O4)3] H2[U(С2O4)3] + H2С2O4→ H4[U(С2O4)4] 21 Шагалов Владимир Владимирович

  22. Соли урана 6+ +6 наиболее характерная степень окисления урана В водных растворах шестивалентный уран находится в виде очень устойчивого иона уранила Устойчивость связана с образованием дополнительной связи между ураном и кислородом 22 Шагалов Владимир Владимирович

  23. Уран ↑ ↑↓ ↑ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ ↑↓ 23 ↑↓ ↑↓ Шагалов Владимир Владимирович

  24. Нитрат уранила Нитрат уранила – желтый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде, из водных растворов выделяется в виде кристаллогидратов. Имеет большое распространение в экстракции нейтральными экстрагентами UO2(NO3)2 + 2ТБФ → UO2(NO3)2∙ТБФ 24 Шагалов Владимир Владимирович

  25. Растворимость нитрата уранила в воде 25 Шагалов Владимир Владимирович

  26. Растворимость нитрата уранила в органических растворителях 26 Шагалов Владимир Владимирович

  27. Нитрат уранила Из водных растворов кристаллизуется в виде кристаллогидрата UO2(NO3)2∙nH2O n = 2, 3, 6, 24 Количество кристаллизационной влаги зависит от условий получения (температуры и концентрации азотной кислоты) 27 Шагалов Владимир Владимирович

  28. Нитрат уранила UO2(NO3)2∙24H2O– устойчив при температуре ниже -20 0С UO2(NO3)2‧6H2O UO2(NO3)2‧3H2O UO2(NO3)2‧3H2O UO2(NO3)2‧2H2О UO2(NO3)2‧2H2О UО3 UО3 U3O8 Полная денитрация при температуре > 650 28 Шагалов Владимир Владимирович

  29. Нитрат уранила Плотность нитрата уранила UO2(NO3)2‧6H2O – 2,742 г/см3 UO2(NO3)2‧3H2O – 2,93 г/см3 UO2(NO3)2‧2H2О – 3,35 г/см3 29 Шагалов Владимир Владимирович

  30. Сульфат уранила Кроме безводного сульфата уранила существует 9 кристаллогидратов. Наиболее устойчивыми являются моно и тригидрат уранила. Хорошо растворимые в воде Тригидрат сульфата уранила – осаждается из слабокислых растворов при низких температурах Моногидрат сульфата уранила – осаждается в сильнокислых растворох при высоких температурах 30 Шагалов Владимир Владимирович

  31. Зависимость растворимости сульфата уранила от концентрации серной кислоты. Составы фаз: 1 – UO2SO4‧3Н2О; 2 – UO2SO4‧Н2О; 3 – 2 UO2SO4‧Н2SО4‧5Н2О; 4 – UO2SO4‧Н2SО4‧3Н2О; 5 – UO2SO4‧Н2SО4‧0,5Н2О Сульфат уранила 31 Шагалов Владимир Владимирович

  32. Сульфата уранила В слабокислых сульфатных средах сульфат урана склонен к комплексообразованию UO2SO4 + H2SO4→ H2[UO2(SO4)2] H2[UO2(SO4)2] + H2SO4→ H4[UO2(SO4)3] 32 Шагалов Владимир Владимирович

  33. Сульфат уранила В растворе существует подвижное равновесие 33 Шагалов Владимир Владимирович

  34. Карбонат уранила Безводный карбонат уранила – твердое вещество, кристаллизующееся в виде пластинок желтого цвета Плотность – 5,24 г/см3 Получают UO3 + СО2 UO2CO3 Практического применения не имеет 34 Шагалов Владимир Владимирович

  35. Карбонат уранила (УТК) В водных растворах карбонатов уранил существует только в виде комплексных соединений M4[UO2(CO3)3]; К = 2∙1018 М2[UO2(CO3)2(H2O)2]; М6[(UO2)2(CO3)5(H2O)2]·H2O; М3[(UO2)2(CO3)3(OH)(H2O)5]; М[UO2CO3(ОН)(H2O)3] и др. 35 Шагалов Владимир Владимирович

  36. Уранил трикарбонат M4[UO2(CO3)3] – устойчивое, хорошо растворимое соединение (~100 г/л); в технологии наиболее распространен АУТК – аммоний уранил трикарбонат и натрий уранил трикарбонат Na4[UO2(CO3)3] (NH4)4[UO2(CO3)3] 36 Шагалов Владимир Владимирович

  37. Растворимость уранил трикарбоната натрия 37 Шагалов Владимир Владимирович

  38. Растворимость уранил трикарбоната аммония 38 Шагалов Владимир Владимирович

  39. Зависимость растворимости (NH4)4[UO2(СO3)3](АУТК) от концентрации карбоната аммония Уранил трикарбонат аммония 39 Шагалов Владимир Владимирович

  40. Растворимость уранил трикарбоната аммония в растворах карбоната аммония 40 При 40 0С Шагалов Владимир Владимирович

  41. Уранил трикарбонат Получение Разложение 41 Шагалов Владимир Владимирович

  42. Оксалат уранила Оксалат уранила образуется при действии щавелевой кислоты или оксалатов щелочных металлов на растворы уранила. При осаждении из растворов образуются моно, ди и три гидраты. 42 Шагалов Владимир Владимирович

  43. Растворимость оксалата уранила в воде 43 Шагалов Владимир Владимирович

  44. Оксалат уранила В присутствии избытка оксалат ионов образует растворимые комплексные соединения типа карбонатных UO2C2O4 → UO3(U3O8, UO2) + CO2 + CO 44 Шагалов Владимир Владимирович

  45. Растворимость оксалата уранила в щавелевой кислоте 15 0С 45 Шагалов Владимир Владимирович

  46. Ацетаты уранила Ацетат уранила образуется при действии уксусной кислоты на растворы уранила. При осаждении из растворов образуется дигидрат. Дегидратация протекает при 110 0С UO2(CH3СОО)2 ‧2H2O → UO2(CH3СОО)2 + H2O Растворимость 7,69 г/100 г воды 46 Шагалов Владимир Владимирович

  47. Ацетат уранила Образует большое разнообразие комплексных солей UO2SO4+ NaCH3COO  NaUO2(CH3COO)3 + Na2SO4 47 Шагалов Владимир Владимирович

  48. Уранил фторид UО2F2 - вещество светло-желтого цвета, кристаллизующееся из водных растворов с двумя молекулами воды. При прокаливании при 200 С переходит в безводный Плотность – 6,37 г/см3 Тпл= неизвестна, разлагается до закиси-окиси 48 Шагалов Владимир Владимирович

  49. Физические свойства UО2F2 Растворим в воде и спирте 49 Шагалов Владимир Владимирович

  50. Химические свойства UО2F2 • UO2F2 +  H2 UO2+2HF • UO2F2 +2F2UF6 + О2↑ + (OF2; O2F2)↑ • UO2F2 + SnCl2 + 4НF UF4↓+ SnCl2F2+2H2O 50 Шагалов Владимир Владимирович

More Related