Сульфат урана(IV) (U(SO4 ) 2 ) — водорастворимая соль урана . Это очень токсичное соединение . Минералы сульфата урана широко распространены вокруг урановых рудников, где они обычно образуются при испарении кислых сульфатных хвостов, выщелоченных кислородсодержащими водами. Сульфат урана является переходным соединением при производстве гексафторида урана . Он также использовался в качестве топлива для водных гомогенных реакторов .
Уранилсульфат в растворе легко фотохимически восстанавливается до сульфата урана(IV). Фотовосстановление осуществляется на солнце и требует добавления этанола в качестве восстановителя. Уран(IV) кристаллизуется или осаждается избытком этанола. Его можно получить с различной степенью гидратации. U(SO4 ) 2 также можно получить путем электрохимического восстановления U(VI) и добавления сульфатов. Восстановление U(VI) до U(IV) происходит естественным образом различными способами, в том числе посредством действий микроорганизмов. Образование U(SO4 ) 2 является энтропийно и термодинамически выгодной реакцией.
Подземное выщелачивание (ISL), широко распространенный метод добычи урана, вовлечен в искусственное увеличение соединений сульфата урана. ISL был наиболее широко используемым методом добычи урана в Соединенных Штатах в 1990-х годах. Метод включает в себя закачку экстракционной жидкости ( серной кислоты или щелочного карбонатного раствора) в рудное месторождение, где она образует комплексы с ураном, удаляя жидкость и очищая уран. Это синтетическое добавление серной кислоты неестественно увеличивает обилие комплексов сульфата урана на участке. Более низкий pH, вызванный введением кислоты, увеличивает растворимость U(IV), который обычно относительно нерастворим и выпадает в осадок из раствора при нейтральном pH. Степени окисления урана варьируются от U3 + до U6 + , U(III) и U(V) встречаются редко, в то время как U(VI) и U(IV) преобладают. U(VI) образует стабильные водные комплексы и, таким образом, довольно подвижен. Предотвращение распространения токсичных соединений урана из мест добычи часто включает восстановление U(VI) до гораздо менее растворимого U(IV). Однако присутствие серной кислоты и сульфатов предотвращает эту секвестрацию как за счет снижения pH, так и за счет образования солей урана. U(SO4 ) 2 растворим в воде и, таким образом, гораздо более подвижен. Комплексы сульфата урана также образуются довольно легко.
U(IV) гораздо менее растворим и, следовательно, менее подвижен в окружающей среде, чем U(VI), который также образует сульфатные соединения, такие как UO2 ( SO4 ) . Бактерии , способные восстанавливать уран, были предложены в качестве средства устранения U(VI) из загрязненных территорий, таких как хвостохранилища и места производства ядерного оружия . Загрязнение грунтовых вод ураном считается серьезным риском для здоровья и может также нанести вред окружающей среде. Несколько видов сульфатредуцирующих бактерий также обладают способностью восстанавливать уран. Способность очищать окружающую среду как от сульфата (который растворяет восстановленный уран), так и от подвижного U(VI) делает биоремедиацию участков добычи подземным выщелачиванием возможной.
U(SO 4 ) 2 является полурастворимым соединением и существует в различных состояниях гидратации , с до девяти координирующими водами. U(IV) может иметь до пяти координирующих сульфатов, хотя ничего выше U(SO 4 ) 2 не было достоверно описано. Кинетические данные для U(SO 4 ) 2+ и U(SO 4 ) 2 показывают, что бидентатный комплекс является сильно предпочтительным термодинамически, с сообщенным K 0 10,51, по сравнению с K 0 = 6,58 для монодентатного комплекса. U(IV) гораздо более стабилен как сульфатное соединение, особенно как U(SO 4 ) 2 . Бегоунекит является недавно (2011) описанным минералом U(IV) с химическим составом U(SO 4 ) 2 (H 2 O) 4 . Урановый центр имеет восемь кислородных лигандов, четыре из которых обеспечиваются сульфатными группами, а четыре — водными лигандами. U(SO 4 ) 2 (H 2 O) 4 образует короткие зеленые кристаллы. Бегоунекит — первый описанный природный сульфат U(IV).