ยูราเนตเป็นออกไซด์สาม องค์ประกอบที่มีธาตุยูเรเนียมในสถานะออกซิเดชัน 4, 5 หรือ 6 สูตรเคมีทั่วไปคือ M _x U _y O _zโดยที่ M แทนแคตไอออน อะตอมของยูเรเนียมในยูราเนต(VI) มีพันธะ U–O สั้นๆ สองพันธะที่เรียงตัวกัน และมีอะตอมออกซิเจนที่อยู่ใกล้ที่สุดอีกสี่หรือหกอะตอม^{[ 1 ]}โครงสร้างเป็นโครงสร้างแลตติสอดแบบอนันต์ โดยอะตอมของยูเรเนียมเชื่อมต่อกันด้วยอะตอมออกซิเจนที่เป็นตัวเชื่อม

ยูเรเนียมออกไซด์เป็นพื้นฐานของวงจรเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (" แอมโมเนียมไดอูราเนต " และ " โซเดียมไดอูราเนต " เป็นสารตัวกลางในการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ ยูเรเนียมออกไซด์ ) และการกำจัดทางธรณีวิทยาในระยะยาวต้องอาศัยความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับปฏิกิริยาทางเคมี การเปลี่ยนเฟส และคุณสมบัติทางกายภาพและเคมี^{[ 2 ]}

วิธีการประยุกต์ทั่วไปเกี่ยวข้องกับการรวมออกไซด์สองชนิดในปฏิกิริยาที่อุณหภูมิสูง^{[ 3 ]}ตัวอย่างเช่น

Na ₂ O + UO ₃ → Na ₂ UO ₄

อีกวิธีหนึ่งคือการสลายตัวด้วยความร้อนของสารประกอบเชิงซ้อน เช่น สารประกอบ เชิงซ้อนอะซิเตตตัวอย่างเช่น ไมโครคริสตัลไลน์แบเรียมไดอูราเนต BaU ₂ O ₇ถูกสร้างขึ้นโดยการสลายตัวด้วยความร้อนของแบเรียมยูรานิลอะซิเตตที่อุณหภูมิ 900 °C ^{[ 4 ]}

บริติชแอร์เวย์[UO ₂ (ac) ₃ ] ₂ → บริติชแอร์เวย์₂ O ₇ ... (ac=CH ₃ CO ₂ ⁻ )

ยูราเนตสามารถเตรียมได้โดยการเติมด่างลงในสารละลาย เกลือ ยูรานิล ในน้ำ อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบของตะกอนที่เกิดขึ้นจะแปรผันและขึ้นอยู่กับสภาวะทางเคมีและกายภาพที่ใช้^{[ 3 ]}

สารยูเรเนตไม่ละลายในน้ำและตัวทำละลายอื่นๆ ดังนั้นจึงสามารถได้ตัวอย่างที่บริสุทธิ์ได้ก็ต่อเมื่อควบคุมสภาวะการเกิดปฏิกิริยาอย่างระมัดระวังเท่านั้น

ยูราเนต(VI) ทั้งหมดเป็นออกไซด์ผสม กล่าวคือ สารประกอบที่ประกอบด้วยอะตอมของโลหะ ยูเรเนียม และออกซิเจน ไม่พบยูเรเนียมออกซีแอน ไอออน เช่น [UO ₄ ] ²⁻หรือ [U ₂ O ₇ ] ²⁻แต่โครงสร้างของยูราเนตทั้งหมดจะขึ้นอยู่กับโพลีเฮดรา UO _nที่ใช้ร่วมกันอะตอมออกซิเจนในแลตติสอนันต์^{[ 1 ]}โครงสร้างของยูราเนต(VI) แตกต่างจากโครงสร้างของออกไซด์ผสมของธาตุอื่นที่ไม่ใช่ธาตุแอคติไนด์ คุณลักษณะเฉพาะคือการมีอยู่ของหมู่ OUO เชิงเส้น ซึ่งคล้ายกับ ไอออน ยูรานิล UO ₂ ²⁺อย่างไรก็ตามความยาวพันธะ UO แตกต่างกันไปตั้งแต่ 167 pm ซึ่งคล้ายกับความยาวพันธะของไอออนยูรานิล ไปจนถึงประมาณ 208 pm ในสารประกอบที่เกี่ยวข้อง α-UO ₃ดังนั้นจึงเป็นที่ถกเถียงกันว่าสารประกอบเหล่านี้ทั้งหมดมีไอออนยูรานิลหรือไม่ ยูราเนตมีสองประเภทหลักซึ่งกำหนดโดยจำนวนอะตอมออกซิเจนที่อยู่ใกล้เคียงที่สุด นอกเหนือจากออกซิเจน "ยูรานิล" ^{[ 1 ]}

ในกลุ่มหนึ่ง ซึ่งรวมถึง M ₂ UO ₄ (M=Li, Na, K) และ MUO ₄ (M=Ca, Sr) มีอะตอมออกซิเจนเพิ่มอีกหกอะตอม ยกตัวอย่างเช่น แคลเซียมยูราเนต CaUO _{4 อะตอมออกซิเจนทั้งหกจะเรียงตัวเป็น} ทรง แปดเหลี่ยมแบนราบ โดยแบนราบตาม แกนสมมาตร 3 เท่าของทรงแปดเหลี่ยมซึ่งวิ่งผ่านแกน OUO ( กลุ่มจุด เฉพาะ ที่ D _3dที่อะตอมยูเรเนียม) อะตอมออกซิเจนแต่ละอะตอมจะถูกใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมยูเรเนียมสามอะตอม ซึ่งอธิบายสัดส่วนทางเคมีได้เป็น U 2×O 6×1/3 O = UO ₄โครงสร้างนี้ได้รับการอธิบายว่าเป็นโครงสร้างชั้นหกเหลี่ยม นอกจากนี้ยังสามารถมองได้ว่าเป็น โครงสร้าง ฟลูออไรต์ ที่บิดเบี้ยว ซึ่งระยะห่างของ UO สองระยะลดลงและอีกหกระยะเพิ่มขึ้น^{[ 1 ]}

ในกลุ่มอื่น เช่น แบเรียมยูราเนต BaUO₄ _มีอะตอมออกซิเจนเพิ่มอีกสี่อะตอม ออกซิเจนทั้งสี่นี้อยู่ในระนาบเดียวกัน และแต่ละอะตอมจะถูกใช้ร่วมกันระหว่างอะตอมยูเรเนียมสองอะตอม ซึ่งอธิบายสัดส่วนทางเคมีได้เป็น U²×O₄×1/2O = UO₄ _{โครงสร้าง}นี้อาจเรียกว่าโครงสร้างชั้นสี่เหลี่ยมจัตุรัส^{[ 1 ]}

แมกนีเซียมยูราเนต MgUO4 _มีโครงสร้างที่แตกต่างออกไป ออก ตาเฮดรา _UO6 ที่บิดเบี้ยว จะเชื่อมต่อกันเป็นโซ่อนันต์ ความยาวพันธะ "ยูรานิล" UO คือ 192 pm ซึ่งไม่สั้นกว่าความยาวพันธะ UO อื่นๆ มากนักที่ 218 pm ^{[ 1 ]}

ไดอูราเนตที่เรียกว่ามีอยู่หลายชนิด โดยแบ่งออกเป็นสองประเภท คือ สารประกอบที่มีองค์ประกอบที่แน่นอน ซึ่งสังเคราะห์โดยการรวมกันของโลหะออกไซด์หรือการสลายตัวทางความร้อนของเกลือของสารประกอบยูรานิล และสารที่มีองค์ประกอบโดยประมาณ ซึ่งพบในเยลโลว์เค้กชื่อนี้หมายถึงสูตรเชิงประจักษ์ M _x U ₂ O ₇ เท่านั้น โครงสร้างของสารเหล่านี้แตกต่างจากไอออนอย่างสิ้นเชิง เช่น ไอออน ไดโครเมตตัวอย่างเช่น ในแบเรียมไดอูราเนต BaU ₂ O ₇ หน่วยทรงแปดเหลี่ยม UO ₆จะเชื่อมต่อกันโดยการใช้ขอบร่วมกัน ก่อให้เกิดสายโซ่อนันต์ในทิศทางของทิศทาง ผลึกศาสตร์ aและb ^{[ 4 ]}

ยูราเนตที่มีสูตรเชิงประจักษ์ที่ซับซ้อนกว่านั้นเป็นที่รู้จัก โดยพื้นฐานแล้วสิ่งเหล่านี้เกิดขึ้นเมื่ออัตราส่วนของแคตไอออนต่อยูเรเนียมแตกต่างจาก 2:1 (แคตไอออนโมโนวาเลนต์) หรือ 1:1 (แคตไอออนไดวาเลนต์) ความสมดุลของประจุจำกัดจำนวนอะตอมของออกซิเจนให้เท่ากับครึ่งหนึ่งของผลรวมของประจุของแคตไอออนและกลุ่มยูรานิล ตัวอย่างเช่น ด้วยแคตไอออน K ₊พบสารประกอบที่มีอัตราส่วน K:U เท่ากับ 2, 1 และ 0.5 ซึ่งสอดคล้องกับสูตรเชิงประจักษ์ K2UO4, K2U2O7 และ_K2U4O13 ^[ 7 _]โครงสร้าง_{ยูราเนต}ใน_{สารประกอบ}เหล่านี้^{แตกต่าง}กัน_ในวิธีที่หน่วย^{โครงสร้าง} _UOxเชื่อมต่อกัน

เค้กเหลืองผลิตขึ้นในการแยกยูเรเนียมออกจากธาตุอื่น ๆ โดยการเติมด่าง ลง ในสารละลายที่มีเกลือยูรานิล^{[ 8 ]}

เมื่อใช้อัลคาไลเป็นแอมโมเนีย แอมโมเนียมไดอูราเนต หรือที่รู้จักในอุตสาหกรรมว่า ADU จะเป็นส่วนประกอบหลักของเยลโลว์เค้ก องค์ประกอบที่แน่นอนของตะกอนขึ้นอยู่กับสภาวะและแอนไอออนที่มีอยู่ และสูตร (NH ₄ ) ₂ U ₂ O ₇เป็นเพียงค่าประมาณเท่านั้น ตะกอนที่ได้จากการเติมแอมโมเนียลงใน สารละลาย ยูรานิลไนเตรตภายใต้สภาวะอุณหภูมิและค่า pH สุดท้ายที่แตกต่างกัน เมื่อแห้งแล้ว ถือว่าเป็นสารประกอบที่ยึดเหนี่ยวกันอย่างหลวมๆ โดยมีอัตราส่วนแอมโมเนียต่อยูเรเนียมเท่ากับ 0.37 ซึ่งมีปริมาณน้ำและแอมโมเนียมไนเตรตที่แตกต่างกัน[ 9 ^{]ในการ}ศึกษาอื่นๆ พบว่ามีสูตรโดยประมาณเป็น 3UO ₃ ·NH ₃ ·5H ₂ O ^{[ 10 ]}พบว่าความถี่การยืดแบบ ไม่สมมาตร ของไอออนยูรานิลลดลงเมื่อ ปริมาณ NH ₄ ⁺ เพิ่มขึ้น การลดลงนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องและไม่พบการแยกแถบ ซึ่งบ่งชี้ว่าระบบแอมโมเนียมยูราเนตมีความเป็นเนื้อเดียวกันและต่อเนื่อง^{[ 11 ]}

ADU เป็นสารตัวกลางในการผลิตยูเรเนียมออกไซด์เพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงนิวเคลียร์โดยจะถูกเปลี่ยนเป็นออกไซด์โดยตรงด้วยการให้ความร้อนβ -UO₃ _{จะ ถูกผลิตที่ อุณหภูมิ}ประมาณ 350 °C และU₃O₈ จะได้ที่อุณหภูมิสูงกว่านั้น เมื่อใช้ โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นด่าง จะได้โซเดียมได _อูราเนต หรือ SDU ซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นออกไซด์ได้เช่นกัน อีกทางเลือกหนึ่งของด่างคือแมกนีเซียมออกไซด์จะได้แมกนีเซียมไดอูราเนตหรือ MDU

ออกไซด์และยูราเนตของยูเรเนียม(VI) เคยถูกนำมาใช้เป็นสารเคลือบเซรามิกสีเหลือง เช่นในFiestaและใช้ทำแก้วยูเรเนียมสี เหลืองอมเขียว ^{[ 12 ]}ยูราเนตยังมีความสำคัญในการจัดการกากกัมมันตรังสีอีกด้วย^{[ 13 ]}

มีการระบุลักษณะของยูราเนต(V) หลายชุด สารประกอบที่มีสูตร M ^I UO ₃มี โครงสร้าง เพอร์รอฟสไกต์สารประกอบ M ^I ₃ UO ₄มีโครงสร้างร็อคซอลต์ ที่มีข้อบกพร่อง โครงสร้าง M ^I ₇ UO ₆มีพื้นฐานมาจากอาร์เรย์ของอะตอมออกซิเจนที่อัดแน่นแบบหกเหลี่ยม ในทุกกรณี ยูเรเนียมจะอยู่ที่ศูนย์กลางของทรงแปดเหลี่ยมของอะตอมออกซิเจน นอกจากนี้ M ^III UO ₄ยังได้รับการสังเคราะห์และระบุลักษณะเมื่อเร็ว ๆ นี้ (M ^III = Bi, Fe, Cr เป็นต้น) ^{[ 14 ] [ 15 ]} สารประกอบยูเรเนียม(V) อื่น ๆ เพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่เสถียร^{[ 3 ]}

แบเรียมยูราเนต BaUO3 _ผลิตจากแบเรียมออกไซด์และยูเรเนียมไดออกไซด์ในบรรยากาศที่ไม่มีออกซิเจนเลย มีโครงสร้างผลึกแบบลูกบาศก์ ( กลุ่มอวกาศ Pm3m ) ^{[ 16 ]}

• Burns, CJ; Neu, MP; Boukhalfa, H.; Gutowski, KE; Bridges, NJ; Roger, RD (2004). "บทที่ 3.3 ธาตุแอคติไนด์" เคมีเชิงโคออร์ดิเนชันแบบครบวงจร เล่ม 2 . Elsevier. หน้า  189–345 . doi : 10.1016/B0-08-043748-6/02001-6 . ISBN 978-0-08-043748-4.