في الكيمياء إن مركب ثالث أكسيد اليورانيوم عبارة عن مركب كيميائي غير عضوي، وفي الإنجليزية: (URANIUM(VI) OXIDE) أو (Uranium trioxide)، يمتلك الصيغة الكيميائية التالية: (UO3)، له وزن جزيئي مقداره 286.03 غرام لكل مول، معروف أيضًا باسم أكسيد اليورانيل وأكسيد اليورانيوم (VI)، وهو أكسيد يورانيوم سداسي التكافؤ، من الممكن الحصول على المادة الصلبة عن طريق تسخين نترات اليورانيل إلى 400 درجة مئوية.
ثالث أكسيد اليورانيوم
- ثالث أكسيد اليورانيوم، مركب غير عضوي بالصيغة الكيميائية التالية: (UO3)، والذي يُعرف منه العديد من الأشكال المتعددة، ويفقد ثالث أكسيد اليورانيوم الصلب الأكسجين (O2) عند التسخين ليعطي ثاني أكسيد ثلاثي اليورانيوم لونه أخضر، درجة حرارة التحلل في الهواء بين 200-650 درجة مئوية.
- إن التسخين عند 700 درجة مئوية تحت الهيدروجين (H2) يعطي اللون البني الداكن ثاني أكسيد اليورانيوم (UO2)، والذي يستخدم في قضبان الوقود النووي، لقد تم عزل ثالث أكسيد اليورانيوم في ستة تعديلات متكافئة محددة جيدًا بالإضافة إلى تعديل قياس الكيميائيات (UO2).
- على غرار ثاني أكسيد اليورانيوم، يتحلل ثالث أكسيد اليورانيوم إلى أكاسيد منخفضة قبل الذوبان أو التسامي، يمتلك ثالث أكسيد اليورانيوم كثافة 7.29 جم لكل سم مكعب، ويشكل بلورات برتقالية صفراء غير قابل للذوبان في الماء، وثالث أكسيد اليورانيوم مادة صلبة متعددة الاستخدامات لها تطبيقات مهمة في دورة الوقود النووي.
- ثالث أكسيد اليورانيوم له ستة أشكال: (α) بني سداسي، (β) برتقالي أحادي الميل، (γ) معين أصفر فاتح، (δ) أحمر، (ε) ثلاثي أحمر قرميد، (η) هو المعين، ويمكن الحصول على ثالث أكسيد اليورانيوم عن طريق التحلل الحراري لمركبات اليورانيل مثل الكربونات ونترات الأكسالات.
- شكل ألفا (α): مادة صلبة ذات طبقات حيث ترتبط الطبقات ثنائية الأبعاد بذرات الأكسجين، بيروكسيد اليورانيل المائي الناتج عن إضافة بيروكسيد الهيدروجين إلى محلول مائي من نترات اليورانيل عند تسخينه إلى 200-225 درجة مئوية يؤدي إلى تكوين ثالث أكسيد اليورانيوم غير المتبلور عند التسخين إلى 400-450 درجة مئوية.
- مما يؤدي إلى تكوين ثالث أكسيد ألفا يورانيوم، لقد ذكر أن وجود النترات سيخفض درجة الحرارة التي يحدث عندها التغيير الطارد للحرارة من الشكل غير المتبلور إلى شكل ألفا، أما الشكل بيتا (β)، المادة الصلبة لها هيكل يهزم معظم محاولات وصفها.
- يمكن تشكيل هذا النموذج عن طريق تسخين ديورانات الأمونيوم، ووجد أن التكليس عند 500 درجة مئوية في الهواء يشكل الشكل بيتا لثالث أكسيد اليورانيوم، شكل جاما (γ)، مع اختلاف بيئات اليورانيوم باللون الأخضر والأصفر، وأكثر الأشكال متعددة الأشكال التي يتم مواجهتها هي (γ-UO3).
- شكل دلتا (δ) عبارة عن مادة صلبة مكعبة حيث يتم ترتيب ذرات الأكسجين بين ذرات اليورانيوم، ومثل جميع مركبات اليورانيوم سداسي التكافؤ فإن ثالث أكسيد اليورانيوم خطر عن طريق الاستنشاق والابتلاع ومن خلال ملامسة الجلد، وهو مادة سامة ومشعة قد تسبب ضيق التنفس والسعال وآفات الشرايين الحادة وتغيرات في كروموسومات خلايا الدم البيضاء.
تحضير ثالث أكسيد اليورانيوم
- هناك ثلاث طرق مختلفة من أجل تحضير ثالث أكسيد اليورانيوم، ويتم استخدام طريقتين صناعيًا في إعادة معالجة الوقود النووي وتخصيب اليورانيوم، يمكن أن يتأكسد ثماني أكسيد ثلاثي اليورانيوم (U3O8) عند 500 درجة مئوية بالأكسجين، وتم ملاحظة أنه فوق 750 درجة مئوية في 5 وحدة ضغط جوية، الأكسجين (UO3) يتحلل إلى (U3O8).
- يمكن تسخين نترات اليورانيل (UO2(NO3)2 · 6H2O) من أجل إنتاج ثاني أكسيد اليورانيوم، حيث يحدث هذا أثناء إعادة معالجة الوقود النووي، ويتم تحويل مادة نترات اليورانيل النقية إلى ثالث أكسيد اليورانيوم صلب من خلال التسخين عند 400 درجة مئوية، بعد عملية الاختزال بالهيدروجين بالإضافة إلى وجود غازات خاملة أخرى، إلى ثاني أكسيد اليورانيوم.
- يتم تحويل ديورانات الصوديوم (Na2U2O7 · 6H2O)، إلى ثالث أكسيد اليورانيوم في عملية تخصيب اليورانيوم، علما أن ثاني أكسيد اليورانيوم ورباعي فلوريد اليورانيوم وسيطان في العملية التي تنتهي بسداسي فلوريد اليورانيوم.
تفاعلية ثالث أكسيد اليورانيوم
- يتفاعل ثالث أكسيد اليورانيوم عند 400 درجة مئوية مع الفريون 12 لتكوين الكلور والفوسجين وثاني أكسيد الكربون وفلوريد اليورانيوم (IV)، يمكن استبدال الفريون -12 بالفريون -11 الذي يشكل رابع كلوريد الكربون بدلاً من ثاني أكسيد الكربون، هذه حالة من الفريون الصلب المتجانس والذي يعتبر عادةً خاملًا يتم تحويله كيميائيًا عند درجة حرارة معتدلة.
2CF2Cl2 + UO3 → UF4 + CO2 + COCl2 + Cl2
4CF2Cl2 + UO3 → UF4 + 3COCl2 + CCl4 + Cl2
- من الممكن إذابة ثالث أكسيد اليورانيوم في خليط من فوسفات ثلاثي بوتيل وثنائي إلتروفلوروأسيتون في ثاني أكسيد الكربون فوق الحرج، وقد تم استخدام الموجات فوق الصوتية أثناء الذوبان، ويؤدي إذابة أكسيد اليورانيوم في قاعدة قوية مثل هيدروكسيد الصوديوم إلى تكوين أنيون اليورانات مزدوج الشحنة سالبة الشحنة (UO42−).
- يؤدي إذابة أكسيد اليورانيوم في حمض قوي مثل حمض الكبريتيك أو حمض النيتريك إلى تكوين كاتيون اليورانيل مزدوج الشحنة الموجب، نترات اليورانيل المتكونة (UO2 (NO3) 2ˑ6H2O) قابلة للذوبان في الإيثرات والكحولات والكيتونات والإسترات، يستخدم هذا الذوبان لفصل اليورانيوم عن العناصر الأخرى في إعادة المعالجة النووية.
