Uran(VI)-oxid

Uran(VI)-oxid (auch Urantrioxid, UO₃) ist eine chemische Verbindung des Urans, die je nach Modifikation gelbe oder orange Kristalle bildet und zu den Schwermetalloxiden gehört.

Kristallstruktur
γ-Uran(VI)-oxid
Allgemeines
Name	Uran(VI)-oxid
Andere Namen	Urantrioxid
Verhältnisformel	UO3
Kurzbeschreibung	gelb-orangefarbene Kristalle[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1344-58-7 EG-Nummer 215-701-9 ECHA-InfoCard 100.014.274 PubChem 74013 Wikidata Q425420
Eigenschaften
Molare Masse	286,03 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	7,3 g·cm−3[1]
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[2] ggf. erweitert[3][4] Gefahr H- und P-Sätze H: 330​‐​300​‐​373​‐​411 P: ?
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Darstellung

Uran(VI)-oxid wird durch Erhitzen von Uranylverbindungen wie Uranylnitrat-Hexahydrat in einer Sauerstoffatmosphäre bei 600 °C dargestellt.^[5]

Es kann auch durch Reaktion von Uran(V,VI)-oxid mit Sauerstoff bei hohem Druck dargestellt werden, wobei je nach Druck und Temperatur verschiedene Modifikationen entstehen.^[6]

${\displaystyle {\ce {2 U3O8 + O2 -> 6 UO3}}}$

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Uran(VI)-oxid ist aufgrund des Urangehaltes radioaktiv. Man kennt eine amorphe und sechs verschiedene kristalline Modifikationen, in denen Uran die Koordinationszahl 6 oder 7 hat.

• α-UO₃ kann aus amorphem Uran(VI)-oxid durch Erhitzen auf 500 °C bei einem Sauerstoff-Partialdruck von 40 Bar als beiges kristallines Pulver erhalten werden. Es hat eine orthorhombische Struktur mit der Raumgruppe C2mm (Raumgruppen-Nr. 38, Stellung 4)Vorlage:Raumgruppe/38.4.^[7]

• β-UO₃ wird aus α-UO₃ bei 550 °C und einem Sauerstoffpartialdruck von 40 Bar als oranges oder rotes Pulver erhalten. Es bildet sich auch beim Erhitzen von Ammoniumdiuranat auf 500 °C in Luft. β-UO₃ kristallisiert in der monoklinen Raumgruppe P2₁ (Raumgruppen-Nr. 4)Vorlage:Raumgruppe/4.^[8]

• γ-UO₃ entsteht beim Erhitzen von Uranylnitrat-Hexahydrat in Luft auf 400–600 °C als gelbes Pulver. Es kristallisiert in der tetragonalen Raumgruppe I4₁/amd (Raumgruppen-Nr. 141)Vorlage:Raumgruppe/141. Bei 50 °C geht es in eine orthorhombische Struktur mit der Raumgruppe Fddd (Raumgruppen-Nr. 70)Vorlage:Raumgruppe/70 über.^[9]

• δ-UO₃ bildet sich beim Entwässern von β-UO₃·H₂O bei 375 °C in Luft als tiefrotes Pulver. Die Kristallstruktur ist kubisch mit der Raumgruppe Pm3m (Raumgruppen-Nr. 221)Vorlage:Raumgruppe/221.^[10]

• ε-UO₃ bildet sich aus U₃O₈ in NO₂ bei 250–375 °C als rotes Pulver.

• ζ-UO₃ ist eine Hochdruckmodifikation, die sich bei 30 kbar und 1100 °C bildet. Es kristallisiert in der orthorhombischen Raumgruppe P2₁2₁2₁ (Raumgruppen-Nr. 19)Vorlage:Raumgruppe/19.^[11]

Frisch erzeugtes Uran(VI)-oxid aus irdischem Natururan hat eine spezifische Aktivität von 21050 Bq/g.

Chemische Eigenschaften

Uran(VI)-oxid ist amphoter. In sauren Lösungen bildet es Uranylionen UO₂²⁺. Im alkalischen Milieu werden Oxouranate gebildet. Bei 700–900 °C zerfällt es in Triuranoctoxid.

Uran(VI)-oxid (wasserfrei)

Uran(VI)-oxid (als Hydrat)

Verwendung

Der größte Teil wird im Zuge der Urankonversion zu Urandioxid weiterverarbeitet, sonst gibt es keine wichtige Verwendung.

Toxikologie

Die chemische Giftigkeit dieses Metalloxids ist viel gefährlicher als seine Radioaktivität. Es muss also vor allem Vorsorge gegen Vergiftung getroffen werden.

Einzelnachweise

1. David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-97.
2. Nicht explizit in Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Gruppeneintrag uranium compounds with the exception of those specified elsewhere in this Annex im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
3. Eintrag zu Uranverbindungen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016. (JavaScript erforderlich)
4. Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung.
5. A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1971.
6. Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1225.
7. B. O. Loopstra, E. H. P. Cordfunke: On the structure of alpha UO₃. In: Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas et de la Belgique 85, S. 135–142.
8. P. C. Debets: The Structure of β-UO₃. In: Acta Crystallographica, 1966, 21, S. 589–593 (doi:10.1107/S0365110X66003505)
9. B. O. Loopstra, J. C. Taylor, A. B. Waugh: Neutron Powder Profile Studies of the Gamma Uranium Trioxide Phases. In: Journal of Solid State Chemistry, 1977, 20, S. 9–19 (doi:10.1016/0022-4596(77)90046-9)
10. M. T. Weller, P. G. Dickens, D. J. Penny: The Structure of δ-UO₃. In: Polyhedron, 1988, 7 (3), S. 243–244 (doi:10.1016/S0277-5387(00)80559-8)
11. S. Siegel, H. Hoekstra, E. Sherry: The Crystal Structure of High-Pressure UO₃. In: Acta Crystallographica, 1966, 20, S. 292–295 (doi:10.1107/S0365110X66000562)

Literatur

• Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 253–698 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_5).