Dióxido de urânio

dióxido de Urânio Alerta sobre risco à saúde
Nome IUPAC	Uranium dioxide Uranium(IV) oxide
Outros nomes	Urania óxido de Urânio
Identificadores
Número CAS	1344-57-6
Número RTECS	YR4705000
Propriedades
Fórmula molecular	UO2
Massa molar	270.03 g/mol
Aparência	pó preto
Densidade	10.97 g/cm3
Ponto de fusão	2865 °C (3140 K)
Solubilidade em água	insoluvel
Estrutura
Estrutura cristalina	Fluorita (cúbico), cF12
Grupo de espaço	Fm3m, No. 225
Geometria de coordenação	Tetraédrica (O2–); cúbico (UIV)
Riscos associados
MSDS	ICSC 1251
Classificação UE	Muito tóxico (T+) Perigoso para o ambiente(N)
Índice UE	092-002-00-3
Frases R	R26/28, R33, R51/53
Frases S	S1/2, S20/21, S45, S61
Ponto de fulgor	Não inflamável
Compostos relacionados
óxidos de Urânio relacionados	octaóxido de Triurânio trióxido de Urânio
Página de dados suplementares
Estrutura e propriedades	n, εr, etc.
Dados termodinâmicos	Phase behaviour Solid, liquid, gas
Dados espectrais	UV, IV, RMN, EM
Exceto onde denotado, os dados referem-se a materiais sob condições normais de temperatura e pressão Referências e avisos gerais sobre esta caixa. Alerta sobre risco à saúde.

O dióxido de urânio (UO₂) é um composto químico de urânio e oxigênio. É um pó preto, cristalino e radioativo que ocorre naturalmente no mineral pechblenda. É utilizado em barras de combustível nuclear nos reatores nucleares. Uma mistura de dióxido de urânio e plutônio é usado como combustível MOX. Antes de 1960 era utilizado como corante amarelo e preto em esmaltes cerâmicos e vidros.

Produção

O Dióxido de urânio é produzido pela redução do trióxido de urânio com o hidrogênio.

UO₃ + H₂ → UO₂ + H₂O a 700 °C (970 K)

Propriedades

Estrutura

É isoestrutural com a fluorita, dióxido de plutónio e de netúnio.

Oxidação

O Dióxido de urânio é oxidado em contato com o oxigênio, produzindo octaóxido de triurânio.

3UO₂ + O₂ → U₃O₈ a 700 °C (970 K)

Usos

Combustível nuclear

O UO₂ é utilizado principalmente como combustível nuclear, podendo ser usasdo puro ou misturado a PuO₂(dióxido de plutónio). A mistura de U0₂ e PuO₂ É conhecida como óxido misto (MOX), e é muito usada como combustível em reatores nucleares.

Propriedades semicondutoras

O dióxido de urânio é um material semicondutor. Sua gap é de cerca de 1,3 e.V, que se situa entre a abertura da faixa de silício e arsenieto de gálio, próximo do ideal da eficiência vs a curva da gap de energia de absorção de radiação solar, sugerindo seu possível uso em eficientes células solares baseadas em estruturas de diodos Schottky; tambem absorve cinco diferentes tipos de comprimentos de onda, incluindo o infravermelho, aumentando ainda mais sua eficiência. Sua condutividade intrínseca à temperatura ambiente é aproximadamente a mesma de silício monocristalino.

Antigamente era usado como condutor de calor.

Sua constante dielétrica é cerca de 22, que é quase o dobro do silício (11,2) e do GaAs (14,1), o que representa uma vantagem sobre Si e GaAs para a construção de circuitos integrados.

O coeficiente de Seebeck do dióxido de urânio à temperatura ambiente é de cerca de 750 mV / K, um valor significativamente superior à 270 mV / K do telureto de tálio com estanho (Tl₂SnTe₅), do telureto de tálio com germânio (Tl₂GeTe₅) e de ligas de telúrio-bismuto, outros materiais promissores para aplicações em termelétricas e elementos Peltier.

O impacto do decaimento radioativo do ²³⁵U e ²³⁸U em suas propriedades semicondutoras não foi avaliado a partir de 2005. Devido à taxa de decomposição lenta destes isótopos, ela não deve influenciar significativamente nas propriedades das células solares de dióxido de urânio e dispositivos de termelétricas, mas pode se tornar um fator importante para os chips VLSI. Uso do óxido de urânio empobrecido é necessário para essa reação. A captura do partículas alfa emitidas durante o decaimento radioativo de átomos de hélio na estrutura cristalina também pode causar mudanças graduais de longo prazo em suas propriedades.

A estequiometria do material influencia dramaticamente em suas propriedades elétricas.

O Dióxido de urânio, como U₃O₈, é um material cerâmico capaz de suportar altas temperaturas (cerca de 2300 °C, em comparação com, no máximo, 200 °C para a o silício ou GaAs), tornando-o adequado para aplicações de alta temperatura como dispositivo termofotovoltaico.

O Dióxido de urânio também é resistente a danos causados ​​pela radiação, tornando-o útil em dispositivos rad-hard destinados a aplicações militares e aeroespaciais.

Um diodo Schottky de U₃O₈ e um transistor p-n-p do UO₂ foram fabricados com sucesso em laboratório.

Toxicidade

O dióxido de urânio é conhecido por ser absorvido por fagocitose nos pulmões