【2017年整理】铀钍及其化合物性质.doc

一、铀 UO3623k CO或 H2, 63KUO2U3O8U+O2热 973K UF4HF,73-873K高 温 水 解UF6F2,673K(NH4)[UO2(CO3)]1073KUO2(NO3)2nH2O物理性质：银白色金属，熔点 1132.3℃，沸点 3818℃工业上制备： 42234.1UFMgFkJ5607Ca1.1 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 22376()4UHOgUH1.2 铀的氧化物1.2.1 二氧化铀 UO2UO2 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： 650322CUOHO   8042323223()[()]109CNHUOUONHCHO   二氧化铀在强酸中易溶，硝酸能将它氧化为硝酸铀酰 UO2(NO3)21.2.2 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：50326CUO   842738329() 145NHNH  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 3072323221()66CUONHUONHO    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： 30426()()CUFsUFg   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，UF 6 是不能以液态存在的UF 6 与 F2 相似，是一种强氧化剂，与 H2、HCl、HBr、烃、卤代烃等都能反应UF 6 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 6272214()17UFNaOHUNaFHO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 UF6UF 4 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： 4224UFHOF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： 2 293(41)ThOCaThOHkJ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42982(403.5)ThFCahFHkJ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2.3 钍的氟化物ThF4 的应用：作为熔盐点解法制备粉末状金属钍和钙热还原法制取金属钍的原料制备：工业上通常采用与制备 UF4 相似的方法进行制取，由钍的氧化物转化得到即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 8732 42()KThOHFgThFHO   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：ThF 4 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ThF 4 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 硝酸钍钍的主要硝酸盐，有数种带结晶水的水化物 Th(NO3)4· nH2O（n=4、5、6） ，皆为白色晶体无水物在 500℃分解为二氧化钍水合硝酸钍极易溶于水和乙醇，微溶于丙酮和乙醚，溶液呈酸性反应硝酸钍能形成一些复盐形式的无机络合物，如 MTh(NO3)6· 8H2O（M=Mg ，Zn ，Co ， Ni，Mn） ，MTh(NO 3)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· nH2O2.5 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、硝酸浓度、盐析剂的加入、有机溶剂以及稀释剂的选用等诸多因素胺类萃取剂中季胺盐对钍有较好的萃取性能，常用的是氧化三烷基甲胺，它对钍的萃取率高，酸度允许范围大，萃取平衡快，在工业生产中具有一定的实际应用价值。

在钍的分析化学中，还常用一些螯合萃取剂作为钍的浓集、精提的萃取实际，常用的有噻吩甲酰三氟丙酮（TTA） ，1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基-吡唑啉酮-5（ PMBP）等此外，四价钍能强烈地吸附在阳离子交换柱上，可以据此将四价钍与其他阳离子或阴离子分离在 pH>0.5 的介质中，可以用草酸沉淀钍稀土元素、四价铀和钚能与钍共沉淀，而少量铁（Ⅲ） 、铝、锆、钛、铍、锡、铋等离子可以被除去草酸钍沉淀可以在 1000℃灼烧成 ThO2，进行定量称量测定。