三氧化鈾

亦稱“氧化鈾醯”。化學式UO3。分子量286.03。橙紅色斜方系晶體。相對密度 7.29。不溶於水，溶於鹽酸和硝酸。製法：向硝酸鈾醯水溶液中徐徐加入氨水，析出沉澱，將沉澱抽濾、洗滌，在空氣中於500℃加熱而得。用途：用於制二氧化鈾、四氟化鈾等。

基本介紹

• 中文名：三氧化鈾
• 英文名：uranium trioxide
• 別稱：氧化鈾醯
• 化學式：UO3
• 分子量：286.03
• CAS登錄號：1344-58-7
• 水溶性：不溶於水
• 密度：7.29
• 外觀：黃色至橙色粉末
• 套用：主要用於制陶瓷、玻璃和顏料等
• 危險品運輸編號：2912

簡介

UO₃=286.03，因製備方法及條件不同，共有六種同質異晶體及一種無定形物。最穩定變體為斜方型晶體，亮黃色，其餘變體為橙紅色。在高壓氧氣(40×101.325kPa)中灼燒各變體， 650℃時均轉變為黃色變體;常壓下灼燒時所有晶體都分解為八氧化三鈾。黃色變體分解溫度為650～ 680℃。難溶於水，與水蒸氣作用得偏鈾酸。溶於無機強酸生成鈾醯鹽。在空氣中灼燒硝酸鈾醯(400～ 600℃)得黃色變體。

分類

三氧化鈾存在6種晶型結構，只有γ型在常壓下較穩定。α、β、γ、δ4種晶型在常壓下加熱時均分解生成八氧化三鈾。可由鈾醯的化合物，如碳酸鈾醯、草酸鈾醯或硝酸鈾醯熱分解製得。六種晶型是：

（1）α型，米黃色或橙、紅色晶體。正交結構。在470～500℃溫度下加熱非晶型三氧化鈾製得。

（2）β型，橙色或紅色晶體。單斜結構。α型加熱（500～550℃）可得。

（3）γ型，黃色晶體。常壓下較穩定；在氧壓4MPa和650℃下可由其他晶型的三氧化鈾製得。

（4）δ型，立方晶體。在375～410℃由β-氫氧化氧鈾[β-UO2(OH)2]分解而得。

（5）ε型，磚紅色三斜晶體，400℃時分解為八氧化三鈾。250～375℃下由八氧化三鈾與二氧化氮反應製得。

（6）非晶型，橙色固體，450℃時分解成八氧化三鈾。以硝酸鈾醯水溶液為原料直接熱分解脫硝為三氧化鈾。加熱草酸鈾醯到400℃也可得。

化學性質

1、三氧化鈾是一種兩性氧化物，它在溶液中以UO₂²⁺或U₂O₇^2-存在，其離子方程式如下：

UO₃表現鹼性：UO₃+2H⁺=UO₂²+ +H₂O

UO₃表現酸性：2UO₃+2OH^-=U₂O₇^2-+H₂0

2、三氧化鈾可以在400℃和二氟二氯甲烷反應，產生氯氣、光氣、二氧化碳和四氟化鈾；它和三氯氟甲烷反應生成的不是二氧化碳，而是四氯化碳。

2CF₂Cl₂ + UO₃ → UF₄ + CO₂ + COCl₂ + Cl₂

4CFCl₃ + UO₃ → UF₄ + 3COCl₂ + CCl₄ + Cl₂

3、三氧化鈾在超音波作用下可以溶於在磷酸三丁酯和噻吩甲醯三氟丙酮的超臨界二氧化碳混合溶液中。

合成方法

無水的三氧化鈾因製法的不同而存在著許多不同的相，但不論哪一種相，經高溫加熱，均分解為八氧化三鈾U₃O₈。

製法1 α-UO₃、β-UO₃、γ-UO₃：

將精製的硝酸雙氧鈾UO₂(NO₃)₂·6H₂O置於清潔的蒸發皿中，在空氣中加熱，慢慢從室溫升至500℃，硝酸鹽熔融後即分解為氧化物，在500℃下燒結12小時，然後迅速冷卻，可得到α-UO₃。若慢慢升溫(3～5℃/min)至500℃，並連續加熱2～3周，然後在爐子中自然冷卻到室溫，即可製得結晶性的γ-UO₃。如果迅速升溫[(30～40)℃/min]，就生成β-UO₃，但是如果在500℃下長時間(數周)連續加熱，就會慢慢轉變為γ-UO₃，已知γ-UO₃在1.01×103kPa以下的氧分壓下為最穩定的形態。

δ-UO₃：將無水三氧化鈾(任何相均可)與水封於反應管中，加熱至200～280℃時進行反應。反應所製得的產物(β-UO₃·H₂O等)在空氣中375℃下加熱24h以上時，即可製得δ-UO₃。

ε-UO₃：將U₃O₈在NO₂氣流中加熱至250～375℃，可得到ε-UO₃。

ζ-UO₃：將金屬鈾溶於LiClO₄中可製備得到ζ-UO₃。

η-UO₃：將UO₃在2961atm氧氣中加熱至1100℃可得到η-UO₃。

製法2β-UO₃的製法

將氨水加入到硝酸雙氧鈾水溶液中，在pH=7～10的範圍內生成黃色二鈾酸銨沉澱，將此沉澱在空氣中加熱至500℃，就生成β-UO₃。一般情況下，在這樣的條件下β-UO₃容易轉變為γ-UO₃，但使用含氨的鹽經熱分解所生成的β-UO₃比較穩定。

非晶型UO₃、α-UO₃的製法。

將過氧化氫加入到硝酸雙氧鈾水溶液中，生成過氧化鈾UO₄·4H₂O(溫度在70℃以上時，就生成UO₄·2H₂O)。將過氧化鈾充分洗淨，徹底除去硝酸根離子後，在50℃以下進行乾燥，乾燥後放入蒸發皿中，在空氣中緩緩加熱至400℃(在200～225℃就分解為氧化物)，並保持1～2h，過氧化物就完全分解，而製得非晶型的三氧化鈾。

若過氧化鈾沒有被充分洗淨，則會存在相當量(約5%)的硝酸根離子。將它在50℃以下乾燥後，在空氣中加熱，至200℃時生成非晶型三氧化鈾的水合物，溫度升至400℃時就生成α-UO₃。如果在550℃時加熱1～2h，就可得到結晶性的α-UO₃。在550℃以下即使長時間加熱，三氧化鈾水合物也不會完全分解，但在600℃以上時，由於會慢慢分解為八氧化三鈾，所以加熱時必須將溫度保持在525～575℃的範圍內。