Uranylperoxid

Kristallstruktur

Allgemeines

Name

Uranylperoxid

Andere Namen

Urandioxid-peroxid

Verhältnisformel

UO₄

CAS-Nummer

12036-71-4

Eigenschaften

Molare Masse

302 g·mol⁻¹

Aggregatzustand

fest

Siedepunkt

Zersetzung > 200 °C^[1]

Sicherheitshinweise

GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) ^[2]

Gefahr

H- und P-Sätze

H: 330-300-373-411

P: ?

EU-Gefahrstoffkennzeichnung ^[3] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) ^[2]


Sehr giftig	Umwelt- gefährlich
(T+)	(N)

R- und S-Sätze

R: 26/28-33-51/53

S: (1/2)-20/21-45-61

Radioaktivität

Radioaktiv

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Uranylperoxid ist eine chemische Verbindung von Uran und Sauerstoff und zählt zu den Peroxiden. Es ist in Form seines Hydrats im Mineral Studtit enthalten. Allgemein kann Uranylperoxid aus einer Lösung von Uran(VI) durch Zugabe eines Peroxids, in der Regel Wasserstoffperoxidlösung, gewonnen werden. Die Kristallstruktur des Tetrahydrates besteht aus UO₂²⁺-Ionen, an die zwei Wassermoleküle und zwei Peroxidionen O₂²⁻ koordiniert sind. Die Peroxidionen fungieren hierbei als μ₂-Liganden, die jeweils zwei Uranatome "edge-on" verbinden. Die zusätzlichen Kristallwassermoleküle sind durch Wasserstoffbrückenbindungen an die Uranylperoxidketten gebunden.^[4] Das Tetrahydrat ist bislang das einzige reine Uranylperoxid, das strukturell durch Röntgenbeugung charakterisiert wurde.

In jüngerer Zeit ist auch die Synthese von Peroxouranaten gelungen, die komplexe Käfigstrukturen aufweisen, die in ihrer Topologie den Fullerenen gleichen.^[5] Diese können aus Uranylnitrat, Wasserstoffperoxid und einem Alkalihydroxid in wässriger Lösung gewonnen werden; in der Regel werden auch organische Moleküle – beispielsweise Amine – zugesetzt. Diese haben vermutlich eine Templatfunktion, ähnlich wie bei der Darstellung von Zeolithen. Auf Grund der Synthesebedinungen handelt es sich bei diesen Peroxouranverbindungen handelt auch nicht um reine Uranylperoxide, da sie je nach Synthesemethode Fremdionen wie Li⁺ und organische Moleküle enthalten, die sich durch die bei der Strukturbestimmung verwendete Methode nicht immer nachweisen lassen.

Im System Kalium/Uranyl/Oxalat/Peroxid lassen sich durch Variation der Reaktionsbedingungen ähnliche Strukturen schrittweise aufbauen.^[6]

Die genauere Untersuchung des Uran/Peroxid-Systems in den letzten Jahren wird durch die Beobachtung motiviert, dass sch durch Radiolyse in wässriger Lösung Wasserstoffperoxid bilden kann und Kenntnisse über das chemische Verhalten von Uran und anderen Actinoiden in der Gegenwart von Peroxid für die Lagerung radioaktiven Abfalls relevant sind.^[7]

Strukturen einiger Peroxouranate

Peroxouranatcluster mit 50 Uranatomen^[5]
Durch Peroxidbrücken gebildete Dimere aus Uranylionen in K₆(H₂O)₄[(UO₂)₂(O₂)(C₂O₄)₄]^[6]
Pentagonale Oxalatoperoxouranatgruppe in K₁₀[(UO₂)(C₂O₄)]₅(H₂O)₁₃^[6]

Einzelnachweise

↑ James E. Boggs, Munzire El-Chehabi: „The Thermal Decomposition of Uranium Peroxide, UO₄·2H₂O“, in: J. Am. Chem. Soc., 1957, 79 (16), S. 4258–4260; doi:10.1021/ja01573a003.
↑ ^2,0 ^2,1 Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Uranverbindungen“; Eintrag aus der CLP-Verordnung zu Uranverbindungen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. April 2011 (JavaScript erforderlich) Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „CLP_82950“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.
↑ Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
↑ Peter C. Burns, Karrie-Ann Hughes: „Studtite, [(UO₂)(O₂)(H₂O)₂](H₂O)₂: The first structure of a peroxide mineral“, in: American Mineralogist, 2003, 88, S. 1165–1168 (Abstract).
↑ ^5,0 ^5,1 Tori Z. Forbes, J. Gregory McAlpin, Rachel Murphy, Peter C. Burns: „Metal-Oxygen Isopolyhedra Assembled into Fullerene Topologies“, in: Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, S. 2824–2827; doi:10.1002/ange.200705563.
↑ ^6,0 ^6,1 ^6,2 Ginger E. Sigmon, Jie Ling, Daniel K. Unruh, Laura Moore-Shay, Matthew Ward, Brittany Weaver, Peter C. Burns: „Uranyl-Peroxide Interactions Favor Nanocluster Self-Assembly“, in: J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, S. 16648–16649; doi:10.1021/ja907837u; PMID 19919139.
↑ Sara Nilsson, Mats Jonsson: „H₂O₂ and radiation induced dissolution of UO₂ and SIMFUEL pellets“, in: Journal of Nuclear Materials, 2011, 410 (1-3), S. 89–93; doi:10.1016/j.jnucmat.2011.01.020.

Literatur

Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 253–698; doi:10.1007/1-4020-3598-5_5.

[1] James E. Boggs, Munzire El-Chehabi: „The Thermal Decomposition of Uranium Peroxide, UO₄·2H₂O“, in: J. Am. Chem. Soc., 1957, 79 (16), S. 4258–4260; doi:10.1021/ja01573a003.

[CLP_82950-2] 2,0 ^2,1 Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Uranverbindungen“; Eintrag aus der CLP-Verordnung zu Uranverbindungen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. April 2011 (JavaScript erforderlich) Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag. Der Name „CLP_82950“ wurde mehrere Male mit einem unterschiedlichen Inhalt definiert.

[3] Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Zubereitungen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.

[burns-4] Peter C. Burns, Karrie-Ann Hughes: „Studtite, [(UO₂)(O₂)(H₂O)₂](H₂O)₂: The first structure of a peroxide mineral“, in: American Mineralogist, 2003, 88, S. 1165–1168 (Abstract).

[Forbes-5] 5,0 ^5,1 Tori Z. Forbes, J. Gregory McAlpin, Rachel Murphy, Peter C. Burns: „Metal-Oxygen Isopolyhedra Assembled into Fullerene Topologies“, in: Angew. Chem. Int. Ed., 2008, 47, S. 2824–2827; doi:10.1002/ange.200705563.

[Sigmon-6] 6,0 ^6,1 ^6,2 Ginger E. Sigmon, Jie Ling, Daniel K. Unruh, Laura Moore-Shay, Matthew Ward, Brittany Weaver, Peter C. Burns: „Uranyl-Peroxide Interactions Favor Nanocluster Self-Assembly“, in: J. Am. Chem. Soc., 2009, 131, S. 16648–16649; doi:10.1021/ja907837u; PMID 19919139.

[7] Sara Nilsson, Mats Jonsson: „H₂O₂ and radiation induced dissolution of UO₂ and SIMFUEL pellets“, in: Journal of Nuclear Materials, 2011, 410 (1-3), S. 89–93; doi:10.1016/j.jnucmat.2011.01.020.

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