Ураніл

Уранілкарбонат

Урані́л — неорганічний урановмісний катіон складу UO₂²⁺.

Утворювані уранілом солі зазвичай є легкорозчинними кристалами жовтого кольору. Найбільш поширеними сполуками є уранілацетат, уранілнітрат, уранілсульфат, уранілфлуорид. На відміну від інших актиніл-іонів, ураніл здатен утворювати леткі оксогалогеніди UO₂Cl₂ і UO₂Br₂.

Іноді уранілом називають вільний оксид урану(IV) UO₂, що має подібні до металу властивості та який вважався німецьким хіміком Клапротом окремим металом до того, як було виділено справжній елемент (французом Пеліго).

Будова

Структура ураніл-іону

Іон UO₂²⁺ зазвичай має лінійну будову. Порядок зв'язку U—O тут більший за подвійний, умовно потрійний. Він утворюється перекриванням 5f- і 6d-орбіталей урану з трьома p-орбіталями на атомах кисню (двома p- і однією sp-гібридною), внаслідок якого виникають один сигма- і два пі-зв'язки. Зв'язки U—O є надзвичайно сильними і вони майже завжди коротші за екваторіальні — відстань між ними складає 180 пм. В деяких сполуках уранілу кут O—U—O може дещо відхилятися від значення 180° на 5—20°

Поширення у природі

Лібігіт

Сполуки уранілу є однією з переважних форм урану у мінеральних покладах. До основних представників належать:

• фосфати

отеніт Ca(UO₂)(PO₄)₂·10—12H₂O

торберніт Cu(UO₂)(PO₄)₂·12H₂O

парсонсит Pb₂(UO₂)(PO₄)₂

• карбонати

лібігіт Ca₂(UO₂)(CO₃)₃·10H₂O

андерсоніт Na₂Ca(UO₂)(CO₃)₃·6H₂O

бейлеїт Mg₂(UO₂)(CO₃)₃·18H₂O

резерфордин UO₂CO₃

• арсенати

абернатіїт K₂(UO₂)₂(AsO₄)₂·6H₂O

метакалерит Fe(UO₂)₂(AsO₄)₂·nH₂O

новачекіт Mg(UO₂)₂(AsO₄)₂·8—10H₂O

• силікати

уранофан Ca₂(UO₂)₂(Si₂O₇)₃·6H₂O

• ванадати

карнотит K(UO₂)₂(VO₄)₂·1—3H₂O

тюямуніт Ca(UO₂)₂(VO₄)₂·5—8H₂O

Отримання

Сполуки уранілу утворюються при дії на уран водними розчинами кислот:

$\mathrm {U+2H_{2}O-6e^{-}\rightleftarrows UO_{2}^{2+}+4H^{+}}$; E₀=1,444 В

Стандартна ентальпія утворення іону в розчині складає -1019,0 Дж/(моль·K).

Однак, як правило, в промисловості та лабораторній практиці сполуки уранілу отримують з інших сполук урану, зокрема, обробкою кислотами або газуватими галогеноводнями триоксиду, діоксиду або пероксиду урану, триуран-октоксиду тощо.

Хімічні властивості

У воді сполуки уранілу гідролізуються і розчини набувають чітко вираженої кислотності. Процес гідролізу є доволі складним, він описується координуванням молекул води із відокремленням від них H⁺, а в подальшому супроводжується полімеризацією із утворенням OH-містків:

$\mathrm {UO_{2}^{2+}\rightleftarrows [(UO_{2})OH]^{+}\rightleftarrows [(UO_{2})_{2}(OH)_{2}]^{2+}\rightleftarrows [(UO_{2})_{3}(OH)_{5}]^{+}}$

У кислих розчинах ураніл-іон відновлюється:

$\mathrm {UO_{2}^{2+}+e^{-}\longrightarrow UO_{2}^{+}}$; E₀=0,062 В

$\mathrm {UO_{2}^{2+}+4H^{+}+2e^{-}\longrightarrow U^{4+}+2H_{2}O}$; E₀=0,327 В

Див. також

• Уранові руди
• Уранілкарбонат

Джерела

• Greenwood, N. N., Earnshaw, A. Chemistry of the Elements. — 2nd. — Oxford : Butterworth-Heinemann, 1997. — P. 1273—1274. — ISBN 0-7506-3365-4. (англ.)
• CRC Handbook of Chemistry and Physics / Lide, D. R., editor. — 86th. — Boca Raton (FL) : CRC Press, 2005. — 2656 p. — ISBN 0-8493-0486-5. (англ.)
• Clark D. L., Neu M. P., Runde W., Keogh D. W. Uranium and uranium compounds // Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. — 4th. — New York : John Wiley & Sons, 2004. — Vol. 24. — P. 314—315. — ISBN 978-0-471-48517-9. — DOI:10.1002/0471238961.2118011403120118.a01. (англ.)
• Реми Г. Курс неорганической химии / Под ред. А. В. Новоселовой. — М. : ИИЛ, 1966. — Т. 2. — С. 220. (рос.)