Сульфат урана(IV)
| Идентификаторы | |
|---|---|
| |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
ПабХим CID | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| U(SO 4 ) 2 | |
| Молярная масса | 430.15 g/mol |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Сульфат урана(IV) U(SO 4 ) 2 ) представляет собой водорастворимую соль урана ( . Это очень токсичное соединение . Минералы сульфата урана обычно широко распространены вокруг ураносодержащих рудников, где они обычно образуются при испарении богатых сульфатами кислых хвостов шахт, выщелаченных кислородсодержащими водами. Сульфат урана — переходное соединение при производстве гексафторида урана . Его также использовали в качестве топлива для водных гомогенных реакторов .
Подготовка
[ редактировать ]Сульфат уранила в растворе легко фотохимически восстанавливается до сульфата урана (IV). Фотовосстановление осуществляется на солнце и требует добавления этанола в качестве восстановителя. Уран(IV) кристаллизуется или осаждается избытком этанола. Его можно получить с разной степенью гидратации. U(SO 4 ) 2 также можно получить электрохимическим восстановлением U(VI) и добавкой сульфатов. Восстановление U(VI) до U(IV) происходит естественным путем различными способами, в том числе под действием микроорганизмов. Образование U(SO 4 ) 2 является энтропийно и термодинамически выгодной реакцией.
Майнинг и присутствие в окружающей среде
[ редактировать ]Подземное выщелачивание (ПВВ), широко распространенный метод добычи урана, приводит к искусственному увеличению содержания сульфатных соединений урана. ISL был наиболее широко используемым методом добычи урана в Соединенных Штатах в 1990-е годы. Этот метод включает закачку экстракционной жидкости ( серной кислоты или раствора щелочного карбоната) в рудное месторождение, где она образует комплекс с ураном, удаление жидкости и очистку урана. Эта синтетическая добавка серной кислоты неестественным образом увеличивает содержание комплексов сульфата урана на объекте. Более низкий pH, вызванный введением кислоты, увеличивает растворимость U(IV), который обычно относительно нерастворим и выпадает в осадок из раствора при нейтральном pH. Степени окисления урана варьируются от U 3+ к тебе 6+ , U(III) и U(V) встречаются редко, тогда как U(VI) и U(IV) преобладают. U(VI) образует устойчивые водные комплексы и поэтому достаточно подвижен. Предотвращение распространения токсичных соединений урана с объектов добычи часто предполагает восстановление U(VI) до гораздо менее растворимого U(IV). Однако присутствие серной кислоты и сульфатов предотвращает эту секвестрацию как за счет снижения pH, так и за счет образования солей урана. U(SO 4 ) 2 растворим в воде и поэтому более подвижен. Комплексы сульфата урана также образуются довольно легко.
Воздействие на окружающую среду и здоровье
[ редактировать ]U(IV) гораздо менее растворим и, следовательно, менее мобилен в окружающей среде, чем U(VI), который также образует сульфатные соединения, такие как UO 2 (SO 4 ). Бактерии , способные восстанавливать уран, были предложены в качестве средства удаления U(VI) из загрязненных территорий, таких как хвостохранилища шахт и объекты по производству ядерного оружия . Загрязнение подземных вод ураном считается серьезным риском для здоровья, а также может нанести ущерб окружающей среде. Некоторые виды сульфатредуцирующих бактерий также обладают способностью восстанавливать уран. Способность очищать окружающую среду как от сульфата (который солюбилизирует восстановленный уран), так и от мобильного U(VI) делает биоремедиацию возможной участков добычи подземных рудников.
Родственные соединения
[ редактировать ]U(SO 4 ) 2 является полурастворимым соединением и существует в различных гидратных состояниях с участием до девяти координирующих вод.U(IV) может иметь до пяти координирующих сульфатов, хотя ничего сверх U(SO 4 ) 2 достоверно не описано. Данные кинетики U(SO 4 ) 2+ и U(SO 4 ) 2 показывают, что бидентатный комплекс является термодинамически предпочтительным, с сообщенным K 0 10,51 по сравнению с К 0 =6,58 для монодентатного комплекса. U(IV) гораздо более стабилен в виде сульфата, особенно в виде U(SO 4 ) 2 . Бехунекит — недавно (2011 г.) описанный минерал U(IV) химического состава U(SO 4 ) 2 (H 2 O) 4 . Урановый центр имеет восемь кислородных лигандов, четыре из которых представляют собой сульфатные группы, а четыре - водные лиганды. U(SO 4 ) 2 (H 2 O) 4 образует короткие зеленые кристаллы. Бехунекит — первый описанный природный сульфат U(IV).
Ссылки
[ редактировать ]- Перес, FM; Гил, Дж. М.; Гил, FJM (1980). «Получение, инфракрасные и видимые спектры сульфатных комплексов урана(IV)» . Журнал неорганической и общей химии . 462 : 231-240. дои : 10.1002/zaac.19804620127 .
- Меркель, Б.; Хаше-Бергер, А. (2008). Уран, горное дело и гидрогеология. Спрингер. ISBN 978-3-540-87745-5
- Хенниг, К.; Шмейде, К.; Брендлер, В.; Молл, Х.; Цусима, С.; Шейност, AC (2007). «EXAFS-исследование сульфатокомплексов U(VI), U(IV) и Th(IV) в водном растворе». Неорганическая химия 46 (15): 5882–5892.
- Карденас, Э.; Уотсон, Д.; Гу, Б.; Гиндер-Фогель, М.; Китанидис, ПК; Жарден, премьер-министр; Ву, В.; Ли, МБ; Карли, Дж.; Кэрролл, С.; Джентри, Т.; Луо, Дж.; Чжоу, Дж.; Криддл, CS; Марш, TL; Тидже, Дж. М. (2010). «Значительная связь между сульфатредуцирующими бактериями и урановосстанавливающими микробными сообществами, выявленная с помощью комбинированного подхода массового параллельного секвенирования и индикаторных видов». Прикладная и экологическая микробиология 76 (20): 6778-6786.
- Конверс, Би Джей; Вуа, Т.; Финдли, Р.Х.; Роден, Э.Э. (2013). «Восстановление U(VI) в сульфатредуцирующих подземных отложениях с добавками этанола или ацетата». Прикладная и экологическая микробиология 79 (13): 4173-4177.
- День, РА; Уилхайт, Р.Н.; Гамильтон, Франция (1955). «Устойчивость комплексов урана(IV) с хлоридом, сульфатом и тиоцианатом». Журнал Американского химического общества 77 (12): 3180-3182.
- Хенниг, К.; Краус, В.; Эммерлинг, Ф.; Икеда, А.;. Шейност, AC (2008). «Координация мономера сульфата урана(IV) в водном растворе и в твердом состоянии». Неорганическая химия 47 (5): 1634–1638.
- Плашил, Ю.; Фейфарова, К.; Новак, М.; Душек, М.; Шкода, Р.; Глоушек Ю.; Чейка, Ю.; Майзлан, Дж.; Сейкора, Дж.; Махович, В.; Талла, Д. (2011). «Бехунекит, U(SO4)2(H2O)4, из Яхимова (Санкт-Иоахимсталь), Чехия: первый природный сульфат U4+». Минералогический журнал 75 (6): 2739-2753.
- Мадд, генеральный директор (2001). «Критический обзор добычи урана с кислотным выщелачиванием на месте: 1. США и Австралия». Экологическая геология 41 (3-4): 390-403.
- Заводска, Л.; Косоринова Е.; Щербакова Л.; Лесни, Дж. (2008). «Экологическая химия урана». ВН ISSN 1418-7108 .