鈾酰

鈾酰，是含有鈾酰 (VI) 離子 (UO2) 和/或鈾酰 (V) 離子 (UO2) 的化合物。 鈾酰離子是鈾化合物中最常見的形式。 實心酀通常呈黃色，也有紅色、橙色或綠色成分。 已知的連接是例如乙酸雙氧鈾和硝酸雙氧鈾。 它們是水溶性鈾鹽，可在市場上買到。 所有鉑酸都具有（化學）劇毒，并且 - 根據同位素組成和外來混合物 - 具有中度至高度放射性。

鈾在自然界中主要以鈾礦床氧化部分中的鈾酰礦物形式存在。 常見的鈾酰礦物包括：

• 琉璃石，Ca(UO2)2V2O8·8H2O
• 褐鈣石，Ca(UO2)2(PO4)2·8-12 H2O
• 碳鈣鈦礦，Cu(UO2)2(PO4) 8–12 H2O
• 鈾鉛礦，Ba(UO2)2(PO4)2·12 H2O
• 鈾礦, (H3O)2Ca(UO2)2(SiO4) 3 H2O

含有 +4 氧化態鈾的鈾酰礦物有助于了解鈾礦床的形成以及水與發生在富鈾礦床邊緣的相應礦石共生作用之間的相互作用。

鈾化合物在空氣中的氧化可生成鈾酰化合物。 在用鈾彈藥發射的練習靶上和周圍發現了鈾酰離子污染。 六氟化鈾水解成氟化鈾等，并與土壤中所含的成分形成各種不同成分的進一步酰。 UF6 是迄今為止鈾濃縮中最常用的物質，特別是貧化鈾（U 含量增加或 U 含量減少的鈾）通常以這種形式儲存。 轉化為氧化物陶瓷，就像燃料元件所做的那樣，是不經濟的，并且使得任何再濃縮以使用剩余的 U 含量變得更加困難，有時情況取決于鈾的價格。

UO2 離子的幾何結構是線性的。 有了這些反式氧代基團，鈾酰 (VI) 陽離子因此與 VI 組氧代陽離子、鉬基 (MoO2) 和鎢基 (WO2) 根本不同，后者的氧原子處于順式構型，角度，面對面。

由于 UO2 陽離子的線性幾何結構，其他配體 (L) 只能排列在赤道面上。 在天然鈾酰礦物中，它們通常位于約 240 pm 的距離，因此與鈾原子的距離比鈾氧原子的距離要遠得多。 如右圖所示，這也排除了第三個氧化氧原子的附著。 因此，這種反式排列導致配合物中鈾酰離子的配位幾何結構為三角雙錐、方形雙錐（八面體）、五角雙錐或六角雙錐。 這種配位幾何結構的自然例子是礦物褐黃銅礦（八面體）、烏爾鈉鐵礦（五角雙錐）和三菱錳礦（六角雙錐）。

鈾化學傳統上與鈾離子的液體化學有關，并且與分子化學有關。 鈾化學在二氧化鈾的生產中具有重要優勢，二氧化鈾以燃料芯塊的形式用于輕水反應堆。 易裂變材料在用完之前通常會發生化學分解。

鈾的水溶液化學由帶雙正電荷的鈾酰 (VI) 離子 UO2 決定； 鈾酰(V)離子UO2在水溶液中不穩定，分解為鈾酰(VI)和鈾(IV)離子，可配制如下：

→ + 4 H + (n ? 4) H2O

該反應的驅動力是鈾原子上電荷密度的降低。 這也反映在赤道配位配體的數量和類型上。 理論研究顯示了鈾酰 (VI) 配合物中電荷密度和鍵長之間的依賴性。 隨著赤道位較強路易斯堿的配位，鈾原子上的正電荷密度降低，U的鍵長減小ranatoms 向軸向鈾氧原子變長。 赤道結合配體的穩定性按以下順序增加：H2O＜； cl < F < 哦 CO3 < 氧氣 對于配體水 (H2O)、四氟 (F)4、四氯 (Cl)4 和四羥基 (OH)4，潛在的物理相互作用具有靜電性質，而過氧 (O2) 和碳酸鹽 (CO3) 顯示出明顯的共價成分。鈾酰 (VI) 離子上赤道結合水分子的數量通常為五個。 進一步水解會降低電荷密度，例如，當 H2O 配體提供質子并變成 OH 配體時：

→ + H; pKa = 約 4.2

因此，在水溶液中，鈾酰 (VI) 離子可以描述為弱酸。

隨著 pH 值的增加，更多具有化學計量的聚合物離子在氫氧化鈾沉淀之前形成。

鈾酰 (VI) 離子可以在水性介質中通過合適的還原劑還原為綠色鈾 (IV) 離子 U。 可以通過用鋅汞齊還原鈾 (IV) 離子來進一步還原為鈾 (III) 離子 U； 但在水溶液中極易氧化，僅在完全無氧溶液中穩定。

根據 HSAB 概念，鈾酰 (VI) 離子表現為硬酸，與較弱的配體（例如氮堿）形成的鍵比與硬配體如氟化物 (F) 或含氧堿如氧化物 (O) 形成的鍵更弱，氫氧化物 (OH)、碳酸鹽 (CO3)、硝酸鹽 (NO3)、硫酸鹽 (SO4)、磷酸鹽 (PO4) 或羧酸鹽 (R–COO)。由于一些碳酸雙氧鈾配合物具有良好的溶解性，因此可以分離鈾酰離子與其他伴隨的重金屬離子可以很好地分離，而磷酸雙氧鈾復合物則微溶。 因此，磷酸雙氧鈾 (VI) 也構成了一組重要的鈾礦物（例如褐鈾礦、斜鈾礦、鈾鈾礦等）。 其他鈾礦由砷酸鈾酰復合物（例如鋅鈾礦）和更復雜的氫氧化鈾酰磷酸鹽復合物（例如榴鈉石）組成。 還值得一提的是重要的礦物鉀鈣鈦礦，它由鉀的釩酸雙氧鈾絡合物組成。

水溶液中堿性雙氧鈾 (VI) 絡合物的示例：

• UO2(OH)2
• 二氧化鈾(CO3)2
• UO2(CO3)3
• UO2(OH)4 分離為 23 x H2O

鈾酸在生物化學中也有作用。 例如，X 射線粉末衍射法用于顯示真菌黑曲霉和爪哇擬青霉在含有有機磷酸鹽源（此處為甘油-2-磷酸 (G2P)）的培養基上生長并產生磷酸雙鈾偏鎂石、鈾鎂石（ NH4UO2PO4 3 H2O)、水合磷酸雙氧鈾、水合磷酸雙氧鈾鉀(KUO2PO4 3 H2O)和鈣鎂石。 同樣，嗜酸性真菌 Coniochaeta fodinicola 能夠以鈾酰 (VI) 離子的形式結合鈾礦水中的鈾。

鈾酰 (VI) 雙陽離子 (UO2) 的單電子還原導致鈾酰 (V) 單陽離子 (UO2) 的形成。 這在水溶液中不穩定并且與 U 和 UO2 不成比例：

UO2 + 4H → U + UO2 + 2H2O

因此，鈾酰 (V) 配合物的合成制備在很長一段時間內是不可能的。 鈾酰 (V) 離子與鈾酰 (VI) 的不同之處在于其較長的 U-O 鍵和由于鈾原子上較低的電荷密度而導致的鈾酰氧原子的路易斯堿度較高。 因此其電子構型為 5f，即 也就是說，它有一個 f 電子，因此是順磁性的。 從那時起，已經測試了各種配體系統，在這些系統中，可以在沒有大氣氧氣和水分的情況下以有針對性的方式制備鈾酰 (V) 絡合物。