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==化合物== {{main|铀化合物}} [[File:Some common uranium compounds.jpg|thumb|一些常见的铀化合物,从左到右依次为硝酸铀酰、重铀酸铵、八氧化三铀和四氟化铀.]] ===氧化態與氧化物=== ====氧化物==== {{double image|right|U3O8lattice.jpg|200|UO2lattice.jpg|125|[[八氧化三鈾]](左)和[[二氧化鈾]](右)是最常見的兩種氧化鈾。}} 氧鈾系統中物質的[[相態]]非常複雜。鈾的最常見氧化態為鈾(IV)和鈾(VI),分別對應於[[二氧化鈾]]({{chem|UO|2}})和[[三氧化鈾]]({{chem|UO|3}})。<ref name="EncyChem779">{{Harvnb|Seaborg|1968|p=779}}.</ref>其他存在的[[氧化物]]還有一氧化鈾(UO)、五氧化二鈾({{chem|U|2|O|5}})、過氧化鈾({{chem|UO|4|·2H|2|O}})等等。 [[八氧化三鈾]]({{chem|U|3|O|8}})和二氧化鈾({{chem|UO|2}})是鈾最常見的氧化物。這兩種氧化物都是固體,不易溶於水,在許多化學環境下都相對穩定。八氧化三鈾是最穩定的鈾氧化物,也是自然界中最常見的一種。二氧化鈾則是核反應爐中最常用的鈾燃料。在環境溫度下,{{chem|UO|2}}會逐漸轉變為{{chem|U|3|O|8}}。因為鈾的氧化物都較穩定,所以鈾是以氧化物的形態儲存和棄置的。<ref name="ANL-Chem">{{cite web |url=http://web.ead.anl.gov/uranium/guide/ucompound/forms/index.cfm |title=Chemical Forms of Uranium |accessdate=2007-02-18 |publisher=Argonne National Laboratory |archive-url=https://web.archive.org/web/20060922180607/http://web.ead.anl.gov/uranium/guide/ucompound/forms/index.cfm |archive-date=2006-09-22 |dead-url=yes }}</ref> ====水溶化學==== [[File:U Oxstufen.jpg|thumb|left|150px|左至右為鈾的III、IV、V、VI氧化態]] 鈾具有不同氧化態的鹽,當中不少都溶於水,可在水溶液中進行研究。鈾的最常見離子態為{{chem|U|3+}}(棕紅色)、{{chem|U|4+}}(綠色)、{{chem|UO|2|+}}(不穩定)及{{chem|UO|2|2+}}(黃色),分別對應於U(III)、U(IV)、U(V)和U(VI)。<ref name="EncyChem778">{{Harvnb|Seaborg|1968|p=778}}.</ref>鈾(II)氧化態有UO和US等固態及半金屬化合物,但沒有可溶的簡單離子。{{chem|U|3+}}離子不穩定,會從水中釋放出[[氫氣]]。鈾(VI)態對應[[鈾醯]]({{chem|UO|2|2+}})離子,有[[碳酸鈾酰]]、[[氯化鈾酰]]和[[硫酸鈾酰]]等化合物。{{chem|UO|2|2+}}能和各種[[有機化學|有機]][[螯合劑]]形成[[配合物]],其中[[醋酸鈾酰]]最為常見。<ref name="EncyChem778"/> 各種鈾酰和氧化鈾陽離子都可溶於水,但[[鈾酸鹽]]並不溶於水<ref name=gw>{{Greenwood&Earnshaw2nd}}</ref>{{rp|1269}}<ref name=wc10>{{Zh-hans}}{{cite book|author1=唐任寰等|title=《无机化学丛书》第十卷:锕系、锕系后元素|date=1990|publisher=科学出版社|location=北京|isbn=9787030305725|edition=第一版}}</ref>{{rp|158-160}}。 ====碳酸鹽==== 當鈾(VI)溶於碳酸鹽溶液而非純水中時,其[[普爾貝圖]]會因與碳酸離子的交互作用而有很大的變化。雖然大部分碳酸鹽都不溶於水,但碳酸鈾卻是可溶的。這是由於鈾(VI)陽離子可以與兩個氧化物及至少三個碳酸鹽形成陰離子配合物。 {|class="wikitable" style="text-align:center; float:center" |+[[普爾貝圖]](電位-pH圖)<ref name="medusa">Puigdomenech, Ignasi ''Hydra/Medusa Chemical Equilibrium Database and Plotting Software'' (2004) KTH Royal Institute of Technology, freely downloadable software at {{cite web |url=http://www.kemi.kth.se/medusa/ |title=存档副本 |accessdate=2007-09-29 |deadurl=yes |archiveurl=https://web.archive.org/web/20070929153029/http://www.kemi.kth.se/medusa/ |archivedate=2007-09-29 }}</ref> |[[File:Uranium pourdaix diagram in water.png|thumb|center|180px]] |[[File:Uranium pourdiax diagram in carbonate media.png|center|thumb|180px]] |[[File:Uranium fraction diagram with no carbonate.png|thumb|center|220px|alt=A graph of potential vs. pH showing stability regions of various uranium compounds]] |[[File:Uranium fraction diagram with carbonate present.png|thumb|center|230px]] |- |非配合物水溶液中的鈾(如[[高氯酸]]和氫氧化鈉)<ref name="medusa"/> |碳酸鹽溶液中的鈾 |非配合物水溶液中鈾的各個化學形態相對濃度<ref name="medusa"/> |碳酸鹽溶液中鈾的各個化學形態相對濃度<ref name="medusa"/> |} ====酸鹼度的影響==== 從鈾的化學形態比例圖可以推論,鈾(VI)溶液的[[pH值]]提升,會使鈾形成水合氫氧化鈾,並在高pH值時形成氫氧化配合物陰離子。 當加入碳酸鹽後,pH值的提高會使鈾轉化為一系列的碳酸鹽配合物形態。特別在pH在6至8的時候,鈾的可溶性會提高,這有助長期穩定儲藏[[乏核燃料]]中的氧化鈾。 ===氫化物、碳化物及氮化物=== 鈾金屬在加熱至250到300攝氏度時,會與[[氫]]反應,形成[[氫化鈾]]。繼續加熱則會再次去除氫。因此氫化鈾可用於製造鈾的各種[[碳化物]]、[[氮化物]]和[[鹵化物]]。<ref name="EncyChem782">{{Harvnb|Seaborg|1968|p=782}}.</ref>氢化鈾具有兩種晶體相態:α型存在於低溫環境下,β型則在250 °C以上出現。<ref name="EncyChem782"/> [[碳化鈾]]與[[氮化鈾]]都是相對惰性的[[半金屬]]物質,能少許溶於[[酸]]中,並會與水反應及在空氣中点燃形成{{chem|U|3|O|8}}。<ref name="EncyChem782"/>鈾的碳化物包括一碳化鈾(UC)、二碳化鈾({{chem|UC|2}})和三碳化二鈾({{chem|U|2|C|3}})。向熔化鈾加入碳,或在高溫下把鈾金屬置於[[一氧化碳]]中,可產生UC和{{chem|UC|2}}。{{chem|U|2|C|3}}在1800 °C以下穩定,通過對UC和{{chem|UC|2}}的混合物進行機械施壓可以形成。<ref name="EncyChem780">{{Harvnb|Seaborg|1968|p=780}}.</ref>鈾金屬在直接接觸[[氮]]後所形成的氮化鈾包括:一氮化鈾(UN)、二氮化鈾({{chem|UN|2}})及三氮化二鈾({{chem|U|2|N|3}})。<ref name="EncyChem780"/> ===鹵化物=== [[File:Uranium hexafluoride crystals sealed in an ampoule.jpg|thumb|[[六氟化鈾]]是鈾-235分離過程中所用到的鈾原料。]] [[File:Sample_of_uranium_compounds.jpg|thumb|铀的卤化物及吡啶配合物]] 所有的氟化鈾都是從[[四氟化鈾]]({{chem|UF|4}})轉化而成的,{{chem|UF|4}}則由二氧化鈾經氫氟化反應形成。<ref name="EncyChem782"/>{{chem|UF|4}}與氫在1000 °C反應後,會還原成三氟化鈾({{chem|UF|3}})。在適當的溫度和壓力下,固態{{chem|UF|4}}與氣態[[六氟化鈾]]({{chem|UF|6}})反應後,可產生氧化態介乎兩者之間的氟化物:{{chem|U|2|F|9}}、{{chem|U|4|F|17}}和{{chem|UF|5}}。<ref name="EncyChem782"/> 在室溫底下,{{chem|UF|6}}具有高[[蒸氣壓]],這有助於用[[氣體擴散法]]把鈾-235從比例更高的鈾-238同位素中分離出來。通過以下反應,二氧化鈾和氢化鈾就能形成六氟化鈾。<ref name="EncyChem782"/> :{{chem|UO|2}} + 4 HF → {{chem|UF|4}} + 2 {{chem|H|2|O}}(500 °C,吸熱) :{{chem|UF|4}} + {{chem|F|2}} → {{chem|UF|6}}(350 °C,吸熱) 所形成的{{chem|UF|6}}是一種白色固體,化學活性極高(進行氟化反應),容易[[昇華]](其氣態接近[[理想氣體]])。它是已知的鈾化合物中揮發性最強的。<ref name="EncyChem782"/> 要製造[[四氯化鈾]]({{chem|UCl|4}}),可以直接將[[氯]]與鈾金屬或氢化鈾結合。如果用氫還原{{chem|UCl|4}},可產生三氯化鈾({{chem|UCl|3}});進一步進行氯化反應,則可產生氧化態更高的氯化鈾。<ref name="EncyChem782"/>所有氯化鈾都能與水和空氣反應。 鈾的[[溴化物]]和[[碘化物]]可通過將鈾直接與[[溴]]或[[碘]]反應形成,或在氫溴酸或氫碘酸中加入{{chem|UH|3}}。<ref name="EncyChem782"/>這些化合物有{{chem|UBr|3}}、{{chem|UBr|4}}、{{chem|UI|3}}和{{chem|UI|4}}等等。鈾的氧鹵化物均可溶於水,例如{{chem|UO|2|F|2}}、{{chem|UOCl|2}}、{{chem|UO|2|Cl|2}}和{{chem|UO|2|Br|2}}。鹵素的[[原子量]]越高,對應的氧鹵化物穩定性就越低。<ref name="EncyChem782"/>
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