Octóxido de triuranio

Si bien numerosos estudios han mostrado resultados contradictorios sobre el _estado de oxidación _del uranio en _U₃O₈ , un estudio sobre su espectro de absorción determinó que cada unidad de fórmula de _U₃O₈ contiene 2 átomos de U V y 1 átomo de U VI ^{, sin} átomos de U ^IV . El estudio utilizó los compuestos dióxido de uranio y acetilacetonato de uranilo como referencias para los espectros de U ^IV y U ^VI , respectivamente. ^{[ 15 ]}

El análisis de que U ₃ O ₈ contiene 2 U ^V y 1 U ^VI está respaldado por otros estudios. ^{[ 16 ]}

El octóxido de triuranio se puede reducir a dióxido de uranio mediante reducción con hidrógeno: ^{[ 13 ] [ 14 ]}

U₃O₈ + _{2 H₂} → _UO₂ + 2 _H₂O​​

El octóxido de triuranio también pierde oxígeno para formar un compuesto no estequiométrico (U ₃ O _{8- z} ) a altas temperaturas (>800  °C), pero lo recupera cuando se vuelve a temperaturas normales. ^{[ 17 ]}

El octóxido de triuranio se oxida lentamente a trióxido de uranio bajo altas presiones de oxígeno: ^{[ 17 ]}

U₃O₈ ₊ 1/2 _O₂ → ₃ UO₃_​​_​

El octóxido de triuranio es atacado por ácido fluorhídrico a 250  °C para formar fluoruro de uranilo : ^{[ 18 ]}

U₃O₈ + ₆ HF + _1/2 O₂ _→ 3 _{UO₂F₂ +} 3 _H₂O​​

El octóxido de triuranio también puede ser atacado por una solución de ácido clorhídrico y peróxido de hidrógeno para formar cloruro de uranilo . ^{[ 19 ]}

_El α - _U₃O₈ es el polimorfo más común del octóxido de triuranio, siendo el más estable en condiciones estándar. A temperatura ambiente, presenta una estructura ortorrómbica pseudohexagonal , con constantes de red a = 6,72 Å , b = 11,97 Å , c = 4,15 Å y grupo espacial Amm2 ^. A temperaturas más elevadas (~350 °C), transita a una verdadera estructura hexagonal, con grupo espacial P6₂m . ^{[ 7 ] [} 17 ^{] [ 20 ]} 

El α - _U₃O₈ está compuesto por capas de átomos de uranio y oxígeno. Cada capa tiene la misma estructura UO, y puentes de oxígeno conectan los _átomos de uranio correspondientes en diferentes capas. Dentro de cada capa, los sitios de U están rodeados por cinco átomos de oxígeno. Esto significa que cada átomo de U está unido a un total de siete átomos de oxígeno, lo que le confiere al U una geometría de coordinación bipiramidal pentagonal . ^{[ 7 ]}

_El β - _U₃O₈ se puede formar calentando _el α - _U₃O₈ a 1350 °C y enfriándolo lentamente. La estructura del β - U₃O₈ es similar a la del α - U₃O₈ , presentando una disposición laminar similar y constantes de red similares ( a = 7,07 Å , b = 11,45 _Å , c = 8,30 Å [ _{c /} 2 = 4,15 _Å ] ) . También posee una celda ortorrómbica, con grupo espacial Cmcm . ^{[ 7 ]} 

Al igual que _el α - _U₃O₈ , _el β - _U₃O₈ tiene una estructura laminar que contiene átomos de uranio y oxígeno, pero a diferencia del α - _{U₃O₈ , las capas adyacentes} tienen una estructura diferente ; en cambio, cada capa alterna tiene la misma disposición de átomos de U y O. También presenta puentes de oxígeno entre los átomos de U y O en capas adyacentes, aunque en lugar de que todos los átomos de U tengan una geometría bipiramidal pentagonal, 2 átomos de U por unidad de fórmula tienen geometrías de coordinación bipiramidal pentagonal distintas, y el otro átomo de U tiene una geometría de coordinación bipiramidal tetragonal . ^{[ 7 ]}

El γ - _U₃O₈ se forma a unos 200-300 °C y a 16 000 atmósferas de presión. ^{[ 17} _] Hay muy poca información disponible sobre él ^. 

_{A presiones superiores a 8,1 GPa} , se forma una fase de alta presión de U₃O₈ _con una estructura hiperestequiométrica de tipo fluorita . Durante la transición de fase, el volumen del sólido disminuye en más del 20 %. Esta fase de alta presión es estable en condiciones ambientales, donde es un 28 % más densa que ^el α - _U₃O₈ . ^[ ₂₀ ^]

Esta fase tiene una estructura cúbica con una gran cantidad de defectos . Su fórmula es UO _{2+ x} , donde x ≈ 0,8. ^{[ 20 ]}

El octóxido de triuranio se puede utilizar para producir hexafluoruro de uranio , que se emplea para el enriquecimiento de uranio en el ciclo del combustible nuclear . En el proceso seco, común en Estados Unidos, el octóxido de triuranio se purifica mediante calcinación y luego se tritura. Otro proceso, denominado proceso húmedo, común fuera de Estados Unidos, consiste en disolver U₃O₈ _en ácido nítrico para formar nitrato de uranilo , seguido de la calcinación a trióxido de uranio en un _reactor de lecho fluidizado . ^{[ 22 ] [ 23 ]}

Independientemente del método empleado, el óxido de uranio se reduce con hidrógeno gaseoso para formar dióxido de uranio, que luego reacciona con ácido fluorhídrico para formar tetrafluoruro de uranio y posteriormente con flúor gaseoso para producir hexafluoruro de uranio. Este último se puede separar en hexafluoruro de uranio-235 y hexafluoruro de uranio-238 . ^{[ 22 ] [ 23 ]}

U₃O₈ + 2 _H₂ → _{3 UO₂} + 2 _H₂O​

UO₃ + _H₂ → _UO₂ + _H₂O​​

UO₂ + ₄ HF → UF₄ ₊ 2 _H₂O

UF ₄ + F ₂ → UF ₆

El octóxido de triuranio es un material de referencia certificado y puede utilizarse para determinar la impureza de una muestra de uranio. ^{[ 2 ] [ 24 ]}