ウラニル化合物-Wikipedia

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典型的な黄色のウラニル化合物の代表であるウラニルニトレート

ウラニル化合物 ウラニル（VI）イオン（UO）というつながりです 2 2+ ）および/またはウラニル（V）イオン（UO 2 + ） 含む。ウラニリオンは、ウラン化合物で最も広範な形です。 [初め] 固定されたウラニル化合物は、通常、赤、オレンジ、または緑色のシェアを持つ黄色の色を持っています。よく知られている接続はzです。 B.ウラニルアセテートおよび硝酸ウラニル。それらは水性ウラン塩であり、市販されています。すべてのウラニル化合物は（化学的に）非常に毒性があり、同位体組成と外部および外部に依存しており、中程度から強く放射性があります。

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自然界では、ウラニル化合物は、主にウラン堆積物の酸化部分のウラニルネールの形で現れます。頻繁に発生するウラニル鉱物は、例えば次のとおりです。 [2]

早くも2005年には、200を超える異なるウランが知られていました。 [3] ウェブサイト「Mineralienatlas」は現在、300を超えるウランをリストしています。 [4] 参照： ウランのリスト

酸化レベル+4のウランを含むウラニル鉱物は、ウラン堆積物の発生と、水とウランの発生の端で発生するそれぞれの弓パラゲネシスとの相互作用を理解するのに役立ちます。

空気中のウラン接続の酸化は、ウラニル化合物につながる可能性があります。 [5] ウラニオンによる汚染は、ウラン弾薬で撮影された実践目標で発見されました。 [6] また、ヘキサフルオリドウランの容器の漏れを通して（UF 6 ）環境に持ち込まれます。 [7] ヘキサフルオリドウランは、とりわけフッ化ウラニルに加水分解し、土壌に含まれる成分を含むさまざまな組成のウラニル化合物をさらに形成します。 uf 6 は、ウラン濃縮、特に過剰なウランで使用される最も頻繁に使用される物質です（割合が増加したウラン 238 uまたは割合の減少 235 u）はしばしばこの形式に保存されます。 [8] 燃料要素にかかるように、酸化セラミックへの変換は経済的ではありません [9] [十] 残りの使用に対する回復を複雑にします 235 Uコンテンツは、ウランの価格に応じて時々発生するためです。 [11]

ウラニルイオンの簡略表現。 2つの短いU-O結合の構成により、3番目の酸素原子のより強いアプローチが防止されます。 [5]

UOの幾何学的構造 2 2+ – イオンは線形です。これらと トランス -oxoグループは、グループVI、モリブジル（MOO）のオキソカチオンと根本的にウラニル（VI）カチオンが異なります 2 2+ ）およびTung Styl（ここで 2 2+ ）、その酸素原子 シス – 構成、d。 H.斜め、互いに立ちます。デニングは2007年に、約179 PMの結合長でウラン原子への酸素原子の結合を示すことができました。 [12番目] 正式にはトリプルボンドに対応します。 [13]

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トリプルU-O結合関係のイラストを備えたウラニル（VI）イオン。

UOの線形ジオメトリのため 2 2+ -colationsは、赤道レベルでのみ他のリガンド（L）のみを配置できます。しばしば、天然のウラニル患者では約240 pmの距離にあるため、ウラン酸素原子よりもウラン原子からかなり離れています。 [2] 右側の図に示されているように、3番目の酸化酸素原子の接続も除外されます。これ トランス – 複合体中のウラニルイオンの配位ジオメトリ、三角二極微小距離、四角ビピラミッド（八面体）、五角形の二粒筋層または六角形の二線維層平均のいずれか。 [14] この配位幾何学の自然な例は、ミネラルオートナイト（Octaedrisch）、Oursinit（五ピラミダル）、および研究（六角形の二極筋膜）です。

koordinationsgeometrien des uranyl-ions（l = ligand）

この正式なトリプルバインディングにもかかわらず、専門文学のように、[o = u = o]としての「クラシック」ルイスの式 2+ 使用済み。

uranchemyは伝統的にウラニリオンの液体フレムに関係しており、分子化学に関連しています。ウレンチミーは、燃料ペレットの形の光水反応器で使用されるウランディオキシドの生産に重要な利点を提供します。多くの場合、ギャップは使用する前に化学物質を選択します。

水性化学 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

pH値に応じて、ウラニル（VI）イオンの加水分解

ウランの水性化学は、二重荷重のウラニル（VI）イオンUOによって決定されます 2 2+ ; Das Uranyl（V）-ION UO 2 + 水溶液では不安定であり、ウラニル（VI）およびウラン（IV）に崩壊します。 [初め] ウラニル（VI）陽イオンは、仮想的な陽性帯電ウラン（VI）uの加水分解の産物として使用できます。 6+ – 表示されるイオン、次のように定式化できます。

[u（h 2 o） n ] 6+ →[友情 2 （h 2 o） 4 ] 2+ + 4時間 + +（ n – 4）h 2 o

この反応の駆動力は、ウラン原子の負荷密度の減少です。これは、赤道調整リガンドの数とタイプでも見ることができます。理論的研究は、ウラニル（VI）複合体の負荷密度と結合長の依存性を示しています。赤道位置にあるより強いルイス塩基の調整により、ウラン原子の正の負荷密度が減少し、軸のウラン酸素原子へのウラン原子の結合長が長くなります。赤道結合リガンドに関する安定性は、次の行で増加します。 2 o – – <ああ – 3 2- 2 2- 。根底にある物理的相互作用は、リガンドのためです アクア （h 2 o）、 テトラフルオロ （f – ）） 4 、 テトラクロロ （cl – ）） 4 と テトラヒドロキソ （おお – ）） 4 静電的性質、一方 ペロックス （o 2 2- ） と 炭酸塩 （co 3 2- ）明確な共有成分を表示します。 [15] ウラニル（VI）イオンの赤道結合水分子の数は、しばしば5です。 [16] たとえば、hの場合、さらなる加水分解により負荷密度が低下します 2 O-リガンドは陽子とOHを与えます – – リーグは次のとおりです。

[友達 2 （h 2 o） 4 ] 2+ →[友情 2 （h 2 o） 3 （おお）] + + h + ; p k s = CA。 4.2 [17]

したがって、水溶液では、ウラニル（VI）イオンは弱酸と呼ばれます。

pH値が増加すると、化学量論によりポリマーがますます形成されています[UO 2 ）） 2 （おお） 2 ] 2+ および[（uo 2 ）） 3 （おお） 5 ] + 、ウラニル水酸化物の前[uo 2 （おお） 2 ]。 [18]

ウラニル（VI）イオンは、水性媒体の緑のウラン（IV）イオンUの適切な還元剤を使用できます。 4+ 減らす。ウラン（iii）イオンuへのさらなる削減 3+ Zincamalgamでウラン（IV）イオンを減らすことで行うことができます。ただし、水溶液で非常に簡単に酸化され、完全に酸素を含まない溶液でのみ安定しています。

水性複合化化学 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

pH値に応じて、ウラニル（VI）のカルボナートとヒドロキソ錯体

ウラニル（VI）イオンは、HSABの概念の意味で硬化酸として動作し、フッ化物などのハードリガンドよりも弱いリガンド（例えば窒素塩基）との弱い結合を形成します（F – ）または酸化物などの酸化塩（o 2- ）、水酸化物（ああ – ）、炭酸塩（co 3 2- ）、Nitrat（いいえ 3 – ）したがって、feTifehell（thatsy。 4 2- ）、ホスファット（PO 4 3- ）Oder Carboxylat（R – COO – ）。
いくつかのウラニルカルボナート複合体の良好な溶解度により、ウラニリオンは他の付随する重金属イオンから分離することができますが、ウラニル – リン酸錯体はあまり可溶性ではありません。したがって、ウラニル（VI）リン酸塩も、ウラン鉱物（たとえば、Autunit、Torbernit、Uranocistなど）で重要なグループを形成します。他のウランは、ウラニルアレート複合体（ゼネライトなど）とさらに複雑な水酸化ウラニルリン酸錯体（例えば、レナルディット）で構成されています。さらに、カリウムのウラニル – バナデート複合体で構成される重要な鉱物肉othは言及されています。 [19]

水溶液中の塩基性ウラニル（VI）錯体の例：

  • 友達 2 （おお） 2
  • 友達 2 （co 3 ）） 2 2-
  • 友達 2 （co 3 ）） 3 4-
  • 友達 2 （おお） 4 2- 、[co（nh 3 ）） 6 ] 2 [友達 2 （おお） 4 ] 3 ・X h 2 o [20]

生化学 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

きのこ [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

ウラニル化合物も生化学に役割を果たします。キノコの上 アスペルギルスニジェール と Paecilomyces Javanicus たとえば、X線粉末回折法を使用して、有機リン酸源（ここ：グリセリン-2-リン酸（G2P））を備えた培地で成長すると、これがウラニルリン酸メタンコレイト[（k）が成長することが示される可能性があります。 1.7 いいえ 0.2 ） （友達 2 ）） 2 （後 4 ）） 2 ・6時間 2 oまたはk（uo 2 ）（後 4 ）・3時間 2 o）]、uramphit（nh 4 友達 2 後 4 ・3時間 2 o）、wasserhaltiges uranylphosphat [（uo 2 ）） 3 （後 4 ）） 2 ・4時間 2 O]、水を含むカリウムナニルリン酸（Kuo 2 後 4 ・3時間 2 o）およびChernikovit [（h 3 o） 2 （友達 2 ）） 2 （後 4 ）） 2 ・6時間 2 o]分離。 [21] 酸性菌は等しくなります Coniochaeta Fodinicola ウラン鉱山の水からウラン（VI）イオンの形でウランを結合できる。 [22]

細菌 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

an Citrobacter – バクテリアは、ウラニルと酸性のウラニルリン酸として自分の体重の倍数を吸収できることを示すことができます（huo 2 後 4 ）バイオミネラル化による細胞表面による。 [23] [24] 他のいくつかの細菌のジャンルは、ウラニルを酵素的に減らすことができます（VI）。中球属 Geobacter 、 シェワネラ 、 と 脱硫体核 ウラニル（VI）エネルギーの成長の減少からエネルギーを獲得することができます。他の細菌、たとえば好熱性細菌 Thermus scotoductus 、 Pyrobaculum Islandicum と Thermoanaerobacter sp。 、可溶性ウラニル（VI）化合物を減らすことができますが、これはエネルギーを生成するのに役立ちません。好熱性細菌で Thermoterrabacterium ferrireducens これが不溶性のu（vi）化合物も変化させることができることが示される可能性があります。 [25]

ジソブチルアルミニウムウラニル（V）パックマン複合体の結晶構造

ウラニル（VI）拡張の単一電子還元（UO 2 2+ ）ウラニル（V）モノケーションの表現につながる（UO 2 + ）。これは不安定で、水溶液では不釣り合いです 4+ とuo 2 2+ ： [初め]

友達 2 + + 4時間 + →u 4+ +友達 2 2+ + 2 h 2 o

したがって、ウラニル（V）錯体の合成表現は長い間不可能でした。ただし、2003年には、最初のウラニル（V）接続を提示し、結晶学的にX線を調べることができました。バーセット et al。 偶然陽イオン[uo 2 （なぜなら 3 ）） 4 ] + （pH =フェニル）des triflat-salzesの形式。 [26] ウラニル（V）イオンは、ウラニウム原子の負荷密度が低いため、より長いU-O結合とウラニル酸素原子の高いルイスバジ炎によってウラニル（VI）とは異なります。 [15] したがって、彼の電子構成は[限界] 5です f 初め 、d。つまり、単一のものがあります f -Clectronであるため、常磁性です。 [初め] それ以来、大気中の酸素と湿気を除外して、ターゲットを絞った方法でウラニル（V）複合体の提示を実行できるさまざまなリガンドシステムがテストされています。最後に、ウラニル酸素原子の塩基性の増加は、しばしばヘテロ原子の配位につながります。たとえば、ポリマーのウラニル（V）複合体{[uo 2 py 5 ] [に 2 py 2 ]} n （PA =ピリジン）、その赤道レベルのピリジンリーグとKのウラニル酸素原子のその + – 調整されるイオン。 [27] 同様に、ウラニル（VI）パクマン複合体の単一電子還元は、ジソブチルアルミニウム水素化物の助けを借りて実施することができ、アルミニウム原子がウラニル酸素に直接結合するウラニル（V）アルミニウム（III）複合体が作成されます。 [28]

次のウラニル（VI）化合物は、とりわけ知られています。

  • ウラニルハロゲン化物
  • さらなるウラニル塩と化合物：

ウラニルニトレートとウラニル酢酸は、可溶性ウラン塩です。これらの塩は市販されており、毒性における他の重金属硝酸塩および酢酸塩に対応しています。

ウラニル（VI）化合物の実験室合成は、さまざまな方法で行うことができます。 B. UCLの酸化 4 300〜350°CからUOまで 2 cl 2 。ただし、対応する加水分解や空気感受性ハロゲン化物（UO）における酢酸ウラニルなどの古い化学物質で費用対効果が高い、またはしばしば頻繁に行うことができることが証明されています。 2 バツ 2 （x =（f）、cl、br、i））、 [29] Uranyltriflat（UO 2 （OTF） 2 ）oder uranylbis（hexamethyldislilyamid）（uo 2 {n（si（ch 3 ）） 3 ）） 2 } 2 ）） [30] 乗り換え。

酢酸ウラニルからのウラニル塩化物の合成は、たとえば、窒素流に濃縮塩酸を過剰（Exc。=過剰）で乾燥させる濃縮塩酸で攪拌することにより、乾燥します。生の製品はテトラヒドロフラン（THF）で解決され、過剰な塩素トリメチルシラン（TMSCL）が追加されて、残りの水を除去します。次に、溶媒を除去し、生成物を真空で乾燥させ、窒素雰囲気の下で保存します。

友達 2 （ch 3 COO） 2 + exc。 HCl（AQ）→UO 2 cl 2 （AQ） 3 + 2 ch 3 クー
友達 2 cl 2 （AQ） 3 + exc。 thf + exc。 TMSCL→UO 2 cl 2 （THF） 3 + 6 HCl + 3（TMS） 2 o [29]

一般的な光（上）およびUV光の下（下）のウラニルニトレート

赤外線分光法 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

ウラニリオンは、920〜980 cmの典型的なIRギャングによって特徴付けられます -1 そして、反対称のo = u = o-Extension振動は帰属することができます。対称的なストレッチ振動は、860 cmでラマン分光法の助けを借りて使用できます。 -1 見つかった。ウラニル（V）錯体では、これらは波数が低い（897〜912 cm -1 ） 遅れ。これらの振動の分析は、ウラニル複合体の特性評価における重要な援助です。なぜなら、その値は赤道リガンドのドナー強度に抗菌するからです。 [12番目] [最初に30]

電磁分光法 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

ウラニル（V）イオンはその個人によるものです f – 電子スピン共鳴（ESR）の助けを借りて調べるのに適した電子。ウラニル（V）錯体のこの遊離電子は、NMR分光法の共鳴の常磁性シフトを生成します。 [32]

ウラニル（V）錯体の磁気特性は、イカ磁気測定によって依然として決定できます。 [33] [34]

光学分光法 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

ウラニル（VI）イオンは25,000 cmで特徴的な吸収ギャングを持っています -1 （400 nm）、これは青色のviolet光に対応します。その結果、相補色の多くのウラン化合物が黄色に見えます。 [5] ウラニル複合体は、多くの場合、UV光の下で薄い緑色の蛍光を持っています。これは、たとえばTRLFSでレーザー蛍光法を使用した分析援助としても使用できます（たとえば） t タリー – r eSolved l aser誘発 f 双心 s ペクトロスコピー）。 [35] ウラニル（V）イオンはその自由のためにあります f -Electron den Grundterm 2 f、さらにイン 2 f 7/7 と 2 f 5/2 電磁界と近赤外スペクトルで4つの遷移がしばしば観察できるように分割されています。 [5]

実験室アプリケーション [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

酢酸ウラニルなどの可溶性ウラニル塩は、透過型電子顕微鏡（TEM）の負のコントラストに使用されます。 DNA分子を残した後、これはアセテートウラニルを使用してTEMでも見えるようにすることができます。 [36] 低酸素中の酢酸ウラニルの溶液と氷酢酸中の酢酸マグネシウムの溶液は、結合形態でナトリウムを検出するために使用されます。菱形の構造形を持つ弱い黄色の八面体またはドデンケーダー。それは困難な可溶性接続マグネシウム – ソディウム – トリウラニル – ノナアセテート[MGNA（UO 2 ）） 3 （ch 3 COO） 9 ・ 9時間 2 o]。 [37]

産業用アプリケーション [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

産業的に重要な複合体は、硝酸ウラニルです[UO 2 （いいえ 3 ）） 2 ]・2時間 2 Oは、赤道レベルで6つのドナー原子を調整し、そのうち4つは2つの両側硝酸イオンから得られ、2つの調整された水分子からの2つの酸素原子から得られます。したがって、ウラン原子には、六角形の二極微調整ジオメトリがあります。 [38] 硝酸ウラニルなどの中立錯体は、ジエチルエーテルなどの有機溶媒に抽出することもできます。以前に調整された水分子は、ジエチルエタルモクレンによって変位します。複合体は疎水性になり、有機相に変化します。硝酸塩は、ランタノイドや遷移金属よりもアクチノイドに大きな複合体を形成するため、この相乗効果は、プルトニル（VI）（PUO）とともにウラニルによるコア燃料の処理に使用されます。 2 2+ ）一緒に抽出されます。 [39]

具体的には、核燃料の処理において、トリビ酸リン酸（TBP、（CH）を含む硝酸ウラニル） 3 ch 2 ch 2 ch 2 o） 3 PO）リガンドとして抽出され、灯油が溶媒として抽出されました。ニトラト複合体は、硝酸による治療によって後のステップで作成されます[UO 2 （いいえ 3 ）） 4 ] 2- それは水に溶けやすく、回収されます。硝酸ウラニルは、水を蒸発させることにより固体として保存されています。 [38]

ウラニル化合物は非常に毒性のある化合物であり、体に入るべきではありません。それらは強い腎臓損傷を引き起こし、腎臓チューブ（尿細管）の細胞を殺し、それを通して一次尿が流れます。白血病を引き起こすこともあります。主に腎臓、肝臓、肺、脳が損傷しています。生殖細胞を含むヒト組織のウラニオンのカップ [41] 遺伝性疾患が発生し、白血球の免疫系の疾患の原因です。 [42] ウラニル化合物も強い神経揚力です。

すべてのウラニル化合物は放射性です。活性は、ウランの同位体組成に依存します。可溶性ウラニル塩の毒性は、取り込みの場合のヒト組織の吸収速度に比例します。

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