Просмотр кода страницы Оксид урана(IV)

{{Вещество
 | заголовок                 = Оксид урана(IV)
 | картинка                  = UO2lattice.jpg
 | описание картинки         = {{легенда|#C0C0C0|[[Уран (элемент)|U]]<sup>4+</sup>|inline}} &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;{{легенда|#EE0000|[[Кислород|O]]<sup>2−</sup>|inline}}
 | картинка3D                = Uranyl-3D-balls.png
 | изображение               = Nuclear fuel pellets.jpeg

 | наименование              = Оксид урана(IV), Диоксид урана
 | традиционные названия     = Двуокись урана
 | сокращения                = <!-- принятые сокращения названия -->
 | хим. формула              = UO<sub>2</sub>
 | молярная масса            = 270,03
 
 | плотность                 = 10,97
 | предел прочности          = <!-- число, в Н/мм² -->
 | твёрдость                 = <!-- число (безразм.) -->
 | примеси                   = <!-- типичное кол-во, указать единицы -->
 | состояние                 = твёрдое <small>(в виде чёрного порошка)</small>
 | динамическая вязкость     = <!-- число, в Па·с (при 20 °C) -->
 | кинематическая вязкость   = <!-- число, в см²/с (при 20 °C) -->
 
 | темп. плавления           = 2875
 | темп. кипения             = <!-- число, в °C -->
 | темп. разложения          = <!-- число, в °C -->
 | темп. вспышки             = <!-- число, в °C -->
 | темп. воспламенения       = <!-- число, в °C -->
 | темп. самовоспламенения   = <!-- число, в °C -->
 | тройная точка             = <!-- ? K (? °C), ? Па -->
 | критическая точка         = <!-- ? K (? °C), ? Па -->
 | теплоёмкость              = 63,6
 | теплоёмкость2             = <!-- число, в Дж/(кг·К) (удельная теп.-ём.) -->
 | теплопроводность          = 4,5
 | энтальпия образования     = −1084,5
 | удельная теплота парообразования = <!-- число, в Дж/кг -->
 | удельная теплота плавления = <!-- число, в Дж/кг -->
 | тепловое расширение       = 9,2{{e|−6}}&nbsp;K<sup>−1</sup>
 | интервал трансформации    = <!-- число, в ° -->
 | температура размягчения   = <!-- число, в ° -->
 | давление пара             = в зависимости от температуры lg''p''=33,115T-4,026lgT+25,686
 
 | конст. диссоц. кислоты    = <!-- число (безразм.) -->
 | растворимость             = <!-- число, в г/100 мл -->
 | растворимость1            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество1               = <!-- веществе 1 -->
 | растворимость2            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество2               = <!-- веществе 2 -->
 | растворимость3            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество3               = <!-- веществе 3 -->
 | растворимость4            = <!-- число, в г/100 мл -->
 |   вещество4               = <!-- веществе 4 -->
 | вращение                  = <!-- число, в ° -->
 | изоэлектрическая точка    = <!-- число (безразм.) -->
 
 | диапазон прозрачности     = <!-- число-число, в нм -->
 | показатель преломления    = <!-- число (безразм.) -->
 | угол Брюстера             = <!-- число, в ° -->
 
 | гибридизация              = <!-- ? -->
 | координационная геометрия = Тетраэдрическая (O<sup>2−</sup>)<br>кубическая (U<sup>IV</sup>), [[координационное число]]<nowiki> U[8], O[4]</nowiki>
 | кристаллическая структура = [[Кубическая сингония|кубическая]], <math>O_h^5</math>, Fm<u style="text-decoration:overline">3</u>m, No. 225
 | дипольный момент          = <!-- число, в Дебай -->
 
 | CAS                       = 1344-57-6
 | EINECS                    = 215-700-3
 | SMILES                    = O=[U]=O
 | ЕС                        = <!-- Регистрационный № EC -->
 | RTECS                     = YR4705000
 
 | ЛД50                      = <!-- число, в мг/кг -->
 | токсичность               = <!-- краткое описание -->
}}
{{дзт|Оксид урана}}
{{не путать|уранил|уранилом|ионом UO{{sub_sup|2|2+}}}} 
'''Окси́д ура́на(IV)''' ('''диокси́д ура́на''', '''двуо́кись ура́на''') — [[Неорганическое соединение|неорганическое]] [[Бинарные соединения|бинарное]] [[химическое соединение]] [[Уран (элемент)|урана]] с [[кислород]]ом — вещество тёмно-коричневого, почти чёрного, цвета. Химическая формула UO<sub>2</sub> (точнее, UO<sub>2±x</sub>). Широко используется как [[ядерное топливо]] в [[Ядерный реактор|реакторах]].

== Свойства ==
[[Температура плавления]] в зависимости от стехиометрического состава составляет от 2840 до 2875 °C. Диоксид урана — [[Бертоллиды|нестехиометрическое соединение]], имеющее состав от UO<sub>1,6</sub> до UO<sub>2,5</sub>. Диоксид урана термодинамически устойчив при нагревании в вакууме или в восстановительной атмосфере до температуры 1600 °C и возгоняется без разложения. При более высокой температуре он теряет кислород с образованием достехиометрического диоксида. В присутствии же кислорода, способен растворять его в себе с сохранением кубической структуры кристалла типа [[флюорит]]а CaF<sub>2</sub>, причём дополнительные (сверх стехиометрии) атомы кислорода удерживаются в промежутках кристаллической решётки в результате внедрения атомов кислорода в решётку UO<sub>2</sub> с образованием фазы UO{{math|<sub>2±''x''</sub>}}, где {{math|''x''}} зависит от температуры. При увеличении содержания кислорода цвет диоксида изменяется от тёмно-коричневого до чёрного<ref name="Бекман">{{книга
 |автор         = [[Профессор|проф]].И. Н. Бекман
 |часть         = 
 |заглавие      = Уран. Учебное пособие
 |оригинал      = 
 |ссылка        = http://profbeckman.narod.ru/Uran.files/Glava5.pdf
 |ответственный = 
 |издание       = 
 |место         = {{М}}
 |издательство  = [[МГУ]]
 |год           = 2009
 |том           = 
 |страницы      = 
 |страниц       = 
 |серия         = 
 |isbn          = 
 |тираж         = 
 |archive-date  = 2022-03-22
 |archive-url   = https://web.archive.org/web/20220322052408/http://profbeckman.narod.ru/Uran.files/Glava5.pdf
}}</ref>.

Диоксид урана обладает сильно-основными свойствами, не реагирует с водой и её парами до 300 °C, не растворяется в [[Соляная кислота|соляной кислоте]], но растворим в [[Азотная кислота|азотной кислоте]], [[Царская водка|царской водке]] и смеси [[Азотная кислота|HNO<sub>3</sub>]] и [[Плавиковая кислота|HF]]. При растворении в азотной кислоте происходит образование [[уранил]]-ионов UO{{sup sub|2+|2}}. Известен один [[Кристаллогидраты|кристаллогидрат]] диоксида урана UO<sub>2</sub>·2H<sub>2</sub>O — чёрный осадок, выпадающий при [[гидролиз]]е растворов урана. Диоксид урана входит в состав урановых минералов [[уранинит]]а и [[клевеит]]а.

== Применение ==
[[Файл:RIAN archive 132609 Uranium dioxide fuel pellet starting material.jpg|thumb|left|Бочки с сырьем для производства таблеток диоксида урана на [[Новосибирский завод химконцентратов|Новосибирском заводе химиконцентратов]]]]
У диоксида урана нет фазовых переходов, он менее подвержен газовому распуханию, чем сплавы урана. Это позволяет повысить [[глубина выгорания|глубину выгорания]] в ядерных реакторах до нескольких процентов. Диоксид урана не взаимодействует с [[цирконий|цирконием]], [[ниобий|ниобием]], [[Нержавеющая сталь|нержавеющей сталью]] и другими материалами при высоких температурах.

Эти свойства позволяют применять его в [[Ядерный реактор|ядерных реакторах]], получая высокие температуры и, следовательно, высокий КПД реактора. [[Тепловыделяющий элемент|ТВЭЛы]] из диоксида урана изготавливаются в виде брусков, трубок, таблеток и т. д. методами керамической технологии: холодным прессованием и выдавливанием с последующим спеканием изделий или горячим прессованием. В виде порошка диоксид урана [[Диспергирование|диспергируется]] в металлических, графитовых или керамических матрицах. Основной недостаток керамики — низкая теплопроводность — 4,5 Вт/(м·К) (при температуре 800 °C). Кроме того, горячая керамика очень хрупка и может растрескиваться.

Диоксид урана, как и другие оксиды урана, используется также как промежуточный продукт при производстве других урановых соединений, главным образом фторидов. В общем, все оксиды урана являются наиболее устойчивыми его соединениями, в связи с чем широко используются как для хранения урана, так и как промежуточное звено между урановорудным, [[Аффинаж|аффинажно-металлургическим]] и фторидными урановыми производствами.

== Получение ==
Диоксид урана можно получить, восстанавливая водородом высшие оксиды<ref name="Бекман"/>:
:: <math>\mathsf{U_3O_8 + 2H_2 \rightarrow 3UO_2 + 2H_2O}</math>

или {{iw|оксалат уранила|оксалат уранила|en|Uranyl oxalate}}:
:: <math>\mathsf{UO_2C_2O_4\cdot3H_2O + H_2 \rightarrow UO_2 + CO\uparrow + CO_2\uparrow + 4H_2O}</math>

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
* {{книга|автор=[[Громов, Борис Вениаминович|Громов Б. В.]]|заглавие=Введение в химическую технологию урана|место={{М}}|издательство=[[Атомиздат]]|год=1978}}
* {{книга|автор=Кац Дж., Рабинович Е.|заглавие=Химия урана: уран как элемент, его бинарные соединения, гидраты окислов и оксигалогениды|место={{М}}|издательство=[[Иностранная литература (издательство)|Иностранная литература]]|год=1954}}
* {{книга|автор=Шевченко В. Б., Судариков Б. Н.|заглавие=Технология урана|место={{М}}|год=1961}}
* ''Паевский А.'' [https://mendeleev.info/history/uo2/ История молекул: оксид урана IV] {{Wayback|url=https://mendeleev.info/history/uo2/ |date=20211016163025 }}

{{Оксиды}}
{{Соединения урана}}
[[Категория:Оксиды урана]]