Óxido de uranio (IV)

Óxido de uranio​(IV)​
U 4+           O2− _
General
Nombre sistemático	Óxido de uranio​(IV)​, Dióxido de uranio
nombres tradicionales	dióxido de uranio
química fórmula	UO 2
Propiedades físicas
Estado	sólido (en forma de polvo negro)
Masa molar	270,03 g/ mol
Densidad	10,97 g/cm³
Propiedades termales
La temperatura
•  fusión	2875°C
mol. capacidad calorífica	63,6 J/(mol·K)
Conductividad térmica	4,5 W/(m·K)
entalpía
•  educación	−1084,5 kJ/mol
coef. temperatura extensiones	9.2⋅10-6K  - 1 _
Presion de vapor	dependiendo de la temperatura lg p =33.115T-4.026lgT+25.686 atm
Estructura
Geometría de coordinación	Tetraédrico (O 2− ) cúbico (U IV ), número de coordinación U[8], O[4]
Estructura cristalina	cúbico , , Fm 3 m, No. 225
Clasificación
registro número CAS	1344-57-6
PubChem	10916
registro Número EINECS	215-700-3
SONRISAS	O=[U]=O
InChI	InChI=1S/2O.UFCTBKIHDJGHPPO-UHFFFAOYSA-N
RTECS	YR4705000
ChemSpider	10454 y 21257709
Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario.
Archivos multimedia en Wikimedia Commons

Óxido de uranio (IV)  - un compuesto químico binario inorgánico de uranio con oxígeno  - una sustancia de color marrón oscuro, casi negro. Fórmula química UO 2 (más precisamente, UO 2±x ). Ampliamente utilizado como combustible nuclear en reactores .

Propiedades

El punto de fusión , dependiendo de la composición estequiométrica, oscila entre 2840 y 2875 °C. El dióxido de uranio es un compuesto no estequiométrico que tiene una composición de UO 1,6 a UO 2,5 . El dióxido de uranio es termodinámicamente estable cuando se calienta en vacío o en una atmósfera reductora a una temperatura de 1600 °C y se sublima sin descomposición. A temperaturas más altas, pierde oxígeno para formar dióxido subestequiométrico. En presencia de oxígeno, es capaz de disolverlo en sí mismo manteniendo la estructura cúbica de un cristal de tipo fluorita CaF 2 , y los átomos de oxígeno adicionales (sobre la estequiometría) se retienen en los espacios de la red cristalina como resultado de la introducción de átomos de oxígeno en la red de UO 2 con la formación de la fase UO 2 ± x , donde x depende de la temperatura. A medida que aumenta el contenido de oxígeno, el color del dióxido cambia de marrón oscuro a negro [1] .

El dióxido de uranio tiene fuertes propiedades básicas, no reacciona con el agua y sus vapores hasta los 300 °C, no se disuelve en ácido clorhídrico , pero es soluble en ácido nítrico , agua regia y una mezcla de HNO 3 y HF . Cuando se disuelve en ácido nítrico, la formación de iones de uranilo UO2+
2. Se conoce un hidrato cristalino de dióxido de uranio UO 2 •2H 2 O, un precipitado negro que precipita durante la hidrólisis de las soluciones de uranio. El dióxido de uranio es un componente de los minerales de uranio uraninita y cleveita .

Aplicación

El dióxido de uranio no tiene transiciones de fase y es menos propenso a la hinchazón de gas que las aleaciones de uranio. Esto hace posible aumentar la profundidad de quemado hasta varios por ciento. El dióxido de uranio no interactúa con el circonio , el niobio , el acero inoxidable y otros materiales a altas temperaturas.

Estas propiedades le permiten ser utilizado en reactores nucleares , obteniendo altas temperaturas y, en consecuencia, alta eficiencia del reactor. Las barras de combustible a partir de dióxido de uranio se fabrican en forma de barras, tubos, gránulos, etc. utilizando métodos de tecnología cerámica: prensado en frío y extrusión seguida de sinterización del producto o prensado en caliente. En forma de polvo, el dióxido de uranio se dispersa en matrices de metal, grafito o cerámica. La principal desventaja de la cerámica es la baja conductividad térmica: 4,5 W / (m K) (a una temperatura de 800 ° C). Además, la cerámica caliente es muy quebradiza y puede agrietarse.

El dióxido de uranio, al igual que otros óxidos de uranio, también se utiliza como producto intermedio en la producción de otros compuestos de uranio, principalmente fluoruros. En general, todos los óxidos de uranio son sus compuestos más estables y, por lo tanto, se utilizan mucho para almacenar uranio y como enlace intermedio entre el mineral de uranio, el refinado y la producción metalúrgica y de fluoruro de uranio.

Conseguir

El dióxido de uranio se puede obtener reduciendo óxidos superiores con hidrógeno [1] :

o oxalato de uranilo :

Notas

1. ↑ 1 2 Prof. I. N. Beckman. Urano. Guía de estudio . - M. : MGU , 2009.

Literatura

• Gromov BV Introducción a la tecnología química del uranio. — M .: Atomizdat , 1978.
• Katz J., Rabinovich E. Química del uranio: el uranio como elemento, sus compuestos binarios, óxidos hidratados y oxihalogenuros. — M .: Literatura Extranjera , 1954.
• Shevchenko V. B., Sudarikov B. N. Tecnología de uranio. - M. , 1961.
• Paevsky A. Historia de las moléculas: óxido de uranio IV Archivado el 16 de octubre de 2021 en Wayback Machine .