ウラニルイオン
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ウラニルイオン (英: uranyl ion) は、化学式が UO22+ と表されるウランのオキシカチオンで、ウランの酸化数は+6である。ウランと酸素の間に多重結合性があることを示す短い U-O 結合をもち、直線形構造をとる。4つまたはそれ以上のエカトリアル配位子がウラニルイオンに結合する。特に酸素ドナー原子をもつ配位子と多くの錯体を形成する。ウラニルイオンの錯体は、鉱石からのウランの抽出、そして核燃料再処理において重要である。
構造と結合
ウラニルイオンは、高度に帯電した仮想的な U6+ イオンの加水分解による最終生成物とみなすことができる。
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ウラン(VI)の炭酸・ヒドロキシド錯体における pH と各イオンの存在度の関係。 ウラニルイオンは硬いアクセプターとして振る舞い、水酸化物イオン、炭酸イオン、硝酸イオン、硫酸イオン、カルボン酸イオンのような酸化物イオンまたはフッ化物イオンドナー配位子より、窒素ドナー配位子と弱い錯体を形成する。エカトリアル位には4〜6つのドナー原子が存在する。例えば硝酸ウラニル [UO2(NO3)2]•2H2O では、エカトリアル平面内に二座ニトラト配位子からの4つと水分子からの2つ、合計6つのドナー原子がある。この構造は六角両錐であると表される。他の酸素ドナー原子にはホスフィンオキシドやリン酸エステルがある[11]。
UO2(NO3)2•2(triethylphosphate) 硝酸ウラニルは水溶液からジエチルエーテル中に抽出することができる。抽出された錯体は電荷をもたず、ウラニルイオンと結合した2つのニトラト配位子をもっている。水分子はエーテル配位子と置換され、錯体全体に顕著な疎水性を与える。電気的中性であることは、錯体を有機溶媒に溶かすための最も重要な要因である。硝酸イオンは、遷移金属イオンやランタノイドイオンよりもずっと強固なウラニル錯体を形成する。このため、ウラニルイオンとプルトニルイオン PuO22+ のような他のアクチニルイオンのみを他のイオンを含む混合物から抽出することができる。水溶液中でウラニルイオンと結合している水分子を代わりの疎水性配位子で置換することは、電気的中性な錯体の有機溶媒に対する可溶性を増加させる。これはシナジー作用と呼ばれる[12]。
水溶液中のウラニルイオン錯体は、鉱石からのウランの抽出においても、そして核燃料の再処理においてもともに重要である。工業的には硝酸ウラニルの抽出は、好ましい代替配位子にリン酸トリブチル (TBP)、有機溶媒にケロシンを用いて行われる。このプロセスの後、これを硝酸で処理することによって有機溶媒から分離される。ウランは水相においてより溶解度の高い [UO2(NO3)4]2- のような錯体を形成する。この溶液を蒸発させることによって硝酸ウラニルが再生される[11]。
鉱物
ウラニルイオンは、ウランに富んだ鉱物の割れ目で起こる水-岩石相互作用により生じる鉱脈から産出する。ツヤムン石 (Ca(UO2)2V2O8•8H2O)、燐灰ウラン石 (Ca(UO2)2(PO4)2•8-12H2O)、燐銅ウラン石 (Cu(UO2)2 (PO4)•8-12H2O)、ウラノフェン石 (H3O)2Ca (UO2)2(SiO4)•3H2O) などがウラニルイオンを含む鉱物の例である。大半のウランはピッチブレンドから抽出されるため、これらの鉱物はほとんど商業価値を有さない。
利用
ウラニル塩は、DNA の電子顕微鏡による研究でサンプルを染色するために用いられる[13]。
健康と環境問題
ウラニル塩は有毒で、重篤な腎不全や急性尿細管壊死を起こすことがある。腎臓、肝臓、肺、脳に損傷を与える[14]。始原生殖細胞[15]を含む組織におけるウラニルイオンの蓄積は先天性疾患を引き起こし、白血球に免疫機能障害を起こす。ウラニル塩は神経毒でもある。ウラニルイオンによる汚染は劣化ウランの目標とその周辺で見られた[16]。
すべてのウラン化合物は放射性である。しかし原子力産業では、ウランは通常劣化ウランの形をとる。劣化ウランは主に4.468(3) × 109 年の半減期でα崩壊する 238U からなる。これは弱いα線源であるため、この放射能は直接接触するか、もしくは摂取した場合のみ有害である。
出典
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「uranyl ion」の例文・使い方・用例・文例
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- 接尾辞について、１：【-ion】「行動、状態、過程、結果」などの意を表す名詞を作る。
- このような名詞句を隠れ疑問文（concealed question）といいます。
- は television の略語だ.
- 等位接続詞 《and, but, or, for など; ⇔subordinate conjunction》.
- 《主に米国で用いられる》 初等教育 (《主に英国で用いられる》 primary education).
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