鈾钍及其化合物性质.docVIP

一、铀 物理性质：银白色金属，熔点1132.3℃，沸点3818℃。 工业上制备： 1.1金属铀的化学性质 化学性质活泼，可以和除惰性气体以外的所有元素反应。在空气中缓慢氧化，生成黑色氧化膜。粉末状铀在空气中能自燃，有时候在水中也能自燃。与水蒸气作用猛烈。 1.2铀的氧化物 1.2.1二氧化铀UO2 UO2是一种暗红色粉末，比重为10.87，熔点2865℃，它能与许多金属如Th，Zr，Bi和稀土的氧化物生成固溶体。 UO2动力堆广泛采用的燃料，同时也是制备UF4的原料。铀以下方法制备得到： 二氧化铀在强酸中易溶，硝酸能将它氧化为硝酸铀酰UO2(NO3)2。 1.2.2八氧化三铀U3O8 常见的八氧化三铀为黑色化合物，随着温度不同有时呈暗绿色或橄榄色，它在空气中很稳定，800℃以下组成不发生变化，通常作为铀重量分析中的基准物质。不同氧化态的铀化合物在高温下可转变成U3O8，例如如下反应： 1.2.3三氧化铀UO3 三氧化铀随生成条件的不同，具有无定形和六种晶体结构，各具不同的颜色和特性，据胡所有的铀酸盐、铀酰铵复盐和铀酸铵盐在空气中煅烧，都可以生成三氧化铀。 1.3铀的氟化物 铀卤化物的挥发性则随铀氧化态的增高而显著变大，三卤化铀难挥发，四卤化铀略有挥发性，六卤化铀则具有很强的挥发性。 1.3.1 六氟化铀 制备方法如下： UF6在常温下是近于白色的晶体，有时因夹带杂质呈黄色，在空气中水解而发烟，在1个大气压下，UF6是不能以液态存在的。UF6与F2相似，是一种强氧化剂，与H2、HCl、HBr、烃、卤代烃等都能反应。UF6与SiO2会发生反应，所以不能用玻璃器皿装存。它对金属也有很强的腐蚀性，但含Ni合金对其具有一定的抗腐蚀性。 UF6在NaOH溶液中强烈水解，形成重铀酸钠沉淀。 1.3.2 四氟化铀 UF4是绿色晶体状物质，俗称绿盐。它的化学性质比较稳定，是一种不很活泼的化合物。但在温度高于250℃时易与氟气反应而转化为UF6。UF4可溶于草酸铵，但不大溶于盐酸和硝酸，在水中的溶解度约为0.1mmol/L（25℃）。UF4在高温下容易水解： 二、钍 2.1金属钍 呈银白色，熔点1750℃，沸点4788℃。相对酸不活泼，对浓或稀HF，稀HCl，稀硫酸，浓磷酸或浓高氯酸作用很慢。但用浓硫酸能将钍溶解，尤其加热条件下，与王水作用更快。钍与碱金属在600℃时也不作用，钍能溶于铅、铋、锡、锑、铟、铊、铝和镓等成合金。金属钍在室温时不与氟起作用。 金属钍的制备方法如下： 将氧化钍粉末与金属钙一起研磨后放在CaO衬里的坩埚内，在氩气中加热到1000℃，使氧化物还原成金属。用水和稀酸浸取反应产物得到粉末形式的金属钍，可以压制或灼烧。若要直接得到金属锭，可将ThF4用钙还原。 2.2钍的氧化物 二氧化钍是钍的唯一稳定氧化物。熔点3390℃，沸点4400℃。将钍放在空气中加热，煅烧氢氧化钍，草酸钍盐都可以得到二氧化钍。通常从较纯的硝酸钍溶液中，沉淀出草酸钍，再将草酸钍在800-1200℃灼烧制得纯的二氧化钍。 ThO2本身的化学稳定性与煅烧的温度有关。氧化钍溶于热硫酸，微溶于浓盐酸，不溶于水。灼热的ThO2不溶于酸。在钍生产工艺中，二氧化钍是重要的中间产品，通过它可制得金属钍或氟化钍ThF4等钍的卤化物。采用无水氟化氢与二氧化钍在较高温度下的直接氟化反应。 此外，在氢氧化氟水溶液中加入氢氟酸，钍以ThF4· 8H2O的形式沉淀下来，经加热转化成ThF4· 4H2O。 物化性质：ThF4是白色结晶粉末，具有八个配位氟原子的UF4型结构。ThF4的化学性质非常稳定，难溶于水和氢氟酸，稀的无机酸对它不发生作用，冷的浓硫酸和浓硝酸也难以溶解，中等浓度的盐酸和硫酸能慢慢将它溶解。用浓硫酸煮沸ThF4时生成硫酸钍，用碱煮沸时则生成氢氧化钍。ThF4易溶于热的碳酸铵溶液，它还能溶于硝酸铝和硼酸之中。 2.4硝酸钍 钍的硝酸盐· nH2O（n=4、5、6），皆为白色晶体。无水物在500℃分解为二氧化钍。硝酸钍· 8H2O（M=Mg，Zn，Co，Ni，Mn），MTh(NO3)5· 8H2O（M=Na，K）等。此外硝酸钍能与亚砜类、N,N-二甲基酰胺、三苯基膦氧化物、菲罗啉、尿素等有机物形成络合物。 向四价钍水溶液中加入草酸可得到白色沉淀六水草酸钍，即使在2mol/L的硝酸体系中，草酸钍也能定量地沉淀下来。在钍分离和分析化学中，草酸钍是一种非常重要的化合物。草酸钍不溶于水和难溶于3-4mol/L以下的酸溶液，但能溶于草酸钾、草酸钠以及草酸铵中，形成带结晶水的复盐M4Th(C2O4)4· nH2O。 2.5钍的分离和分析 在工业上广泛用于萃取钍的萃取剂是TBP，为了增加TBP萃取钍的选择性，必须严格控制TBP浓度、硝