八氧化三铀,英文又称uranosouranic oxide或uranous uranate,是一种氧化物,分子式为U3O8。它是最重要的
铀氧化物之一,也是最稳定的铀氧化物,它呈橄榄绿色至黑色固体,并存在于天然
沥青铀矿中。不溶于水,溶于
硝酸和
硫酸。是重要的核燃料。
由于
铀的化学性质很活泼,所以自然界不存在
游离的
金属铀,它总是以化合状态存在着。已知的铀矿物有一百七十多种,但具有工业开采价值的
铀矿只有二、三十种,其中最重要的有
沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀)。很多的铀矿物都呈黄色、绿色或黄绿色。有些
铀矿物在
紫外线下能发出强烈的
荧光,正是铀矿物(
铀化合物)这种发荧光的特性,才导致了
放射性现象的发现。
自然界中,八氧化三铀存在于橄榄绿色的
沥青铀矿。UF6和有潜力的长期稳定的地质环境中容易产生U3O8。有
氧(O2)存在时,
二氧化铀(UO2)氧化为U3O8,而
三氧化铀(UO3)在超过500℃的高温时,会释出氧还原为U3O8。这个化合物可以用三种主要的化学转化过程中的任何一种制造,包括
四氟化铀(UF4)或
氟化铀酰(UO2F2)的中间体。以处置的目的而言,它通常被视为较具吸引力的形式,因为在一般的环境条件下,U3O8 是一个最具动力学和热力学稳定形式的铀,也因为它是铀存在于自然界中的形式。它的粒子密度是 8.3 g·cm3。
八氧化三铀的
固相是一种层状结构,在层与层之间以
氧原子桥接,各层中是不同配位方式的铀原子,如图《八氧化三铀的分子结构》所示的紫红色和绿色小球。氧化铀(V,VI)为斜方晶系的晶体,a=6.716Å(1Å=0.1nm,下同);b=11.960Å;c=4.1469Å。在250~500℃发生从α相转变到β相(斜方晶系,a=7.069Å、b=11.445Å、c=8.303Å)的相变,但是转变点因O/U的组成比不同而有敏感的变化。
用一个6Å x 6Å x 6Å的正方体代表在中央的铀原子,以固体中的U1与U2来计算其键价。结果发现,以参数铀(VI)计算U1与U2的
氧化态为5.11和5.10。而以参数铀(IV)计算U1与U2的氧化态分别为是5.78和5.77。这些研究表示,所有的铀原子具有相同的氧化状态,因此以晶格而言,其氧化态是无序的。
在空气中将四价铀的
硝酸盐、
草酸盐、
过氧化物、三铀酸盐等加热到700~800℃时,都可制得氧化铀(V,VI)。 制法 取精制的
三碳酸铀酰铵置于大蒸发皿中,在空气中加热至约800℃ 1~2小时,则盐将完全分解而制得粉末状的氧化铀(V,VI)。在此制备实验中温度是关键因素。如果加热至300~500℃时,盐几乎全部分解而转化为氧化物β-UO3(若加热过氧化物,则生成α-UO3或UO2.9,若是硝酸盐则生成β或γ-UO3)。如果在800℃以上长时间加热,则会逐渐失去氧而转变为非整比组成的U3O8-x,所以必须注意控制好热分解时的温度条件。