Chemical Stability of Ln[(UO2)3O3.5(OH)2]·5H2O (Ln = La, Ce, Pr and Nd) Compounds in Aqueous Solutions

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The chemical stability of Ln[(UO2)3O3.5(OH)2]·5H2O (Ln = La, Ce, Pr, Nd) compounds in aqueous solutions in a wide range of medium acidity was studied. The acid-base intervals of the existence of compounds in aqueous solutions have been established, and solubility was determined. Based on the data obtained, the equilibrium constants of heterogeneous reactions and the Gibbs function of Ln[(UO2)3O3.5(OH)2]·5H2O formation were calculated, solubility curves of the studied compounds were calculated, diagrams of the state of U(VI) and Ln(III) in aqueous solutions were constructed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

O. V. Nipruk

Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Author for correspondence.
Email: nipruk@yandex.ru
Russian Federation, Nizhni Novgorod, 603022

K. A. Klinshova

Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Email: nipruk@yandex.ru
Russian Federation, Nizhni Novgorod, 603022

O. N. Tumaeva

Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Email: nipruk@yandex.ru
Russian Federation, Nizhni Novgorod, 603022

G. N. Chernorukov

Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Email: nipruk@yandex.ru
Russian Federation, Nizhni Novgorod, 603022

R. V. Abrazheev

Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Email: nipruk@yandex.ru
Russian Federation, Nizhni Novgorod, 603022

M. V. Kuzemko

Lobachevsky State University of Nizhni Novgorod

Email: nipruk@yandex.ru
Russian Federation, Nizhni Novgorod, 603022

References

  1. Zhang Y., Lu K.T., Zheng R. // Dalton Trans. 2022. Vol. 51. N 2. P. 490. doi: 10.1039/d1dt03916d
  2. Baker J.R. // Coord. Chem. Rev. 2013. Vol. 266–267. P. 123. doi: 10.1016/j.ccr.2013.10.004
  3. Sandino M.C.A., Grambow B. // Radiochim. Acta. 1994. Vol. 66–67. P. 37. doi: 10.1524/ract.1994.6667.s1.37
  4. Sowder A.G., Clark S.B., Fjeld R.A. // Radiochim. Acta. 1996. Vol. 74. P. 45. doi: 10.1524/ract.1996.74.special-issue.45
  5. Sowder A.G., Clark S.B., Fjeld R.A. // Environ. Sci. Technol. 1999. Vol. 33. P. 3552. doi: 10.1021/es9901516
  6. Plášil J. // J. Geosci. 2018. Vol. 63. P. 65.
  7. Brugger J., Meisser N., Etschmann B., Ansermet S., Pring A. // Am. Mineral. 2011. Vol. 296. P. 229. doi: 10.2138/am.2011.3601
  8. Burns P.C. // Can. Mineral. 2005. Vol. 43. P. 1839. doi: 10.2113/gscanmin.43.6.1839
  9. Crouch E.A.C. Calculated independent yields in thermal neutron fission of sup233U, sup235U, sup239Pu, sup241Pu, and in fission of sup232Th, sup238U, and sup240Pu. 1969. Technical Report AERE-R-6056.
  10. Madzunya D., Uushona V., Mathuthu M., Heike W. // J. Environ. Radioact. 2021. Vol. 237. Art. ID 106668. doi: 10.1016/j.jenvrad.2021.106668
  11. Черноруков Н.Г., Нипрук О.В., Арова М.И., Чаплиёва К.А. // ЖОХ. 2014. Т. 84. № 1. С. 8; Chernorukov N.G., Nipruk O.V., Arova M.I., Chaplieva K.A. // Russ. J. Gen. Chem. 2014. Vol. 84. N 1. P. 6. doi: 10.1134/S1070363214010022
  12. Черноруков Н.Г., Нипрук О.В., Арова М.И., Блаженова Д.В. // ЖОХ. 2013. Т. 83. № 4. С. 553; Chernorukov N.G., Nipruk O.V., Arova M.I., Blazhenova, D.V. // Russ. J. Gen. Chem. 2013. Vol. 83. P. 642. doi: 10.1134/s1070363213040051
  13. Nipruk O.V., Chernorukov N.G., Chaplieva К.A. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2017. Vol. 314. N 2. P. 1405. doi: 10.1007/s10967-017-5462-0
  14. Zhang Y., Aughterson R.D., Karatchevtseva I., Kong L., Tran T.T., Čejka J., Aharonovich I., Lumpkin G.R. // New J. Chem. 2018. Vol. 42. Р. 12386. doi: 10.1039/c8nj01376d
  15. Zhang Y., Aughterson R.D., Zhang Z., Wei T., Lu K., Čejka J., Karatchevtseva I. // Inorg. Chem. 2019. Vol. 58. N 16. P. 10812. doi: 10.1021/acs.inorgchem.9b01102
  16. Lu K., Zhang Y., Wei T., Čejka J., Zheng R. // Dalton Trans. 2020. Vol. 49. P. 5832. doi: 10.1039/d0dt00526f
  17. Lu K.T., Zhang Y., Aughterson R.D., Zheng R. // Dalton Trans. 2020. Vol. 49. P. 15854. doi: 10.1039/d0dt02944k
  18. Lu K.T., Zhang Y., Wei T., Wang Z., Oldfield D.T., Zheng R. // Inorg. Chem. 2021. Vol. 60. P. 13233. doi: 10.1021/acs.inorgchem.1c01610
  19. Черноруков Н.Г., Нипрук О.В., Клиньшова К.А., Черноруков Г.Н., Тумаева О.Н. // Радиохимия. 2021. Т. 63. № 2. С. 110. doi: 10.31857/S0033831121020027; Chernorukov N.G., Nipruk O.V., Klin’shova K.A., Chernorukov G.N., Tumaeva O.N. // Radiochemistry. 2021. Vol. 63. N 2. P. 141. doi: 10.1134/S1066362221020028
  20. Ablott T.A., Lu K.T., Aughterson R.D., Zhang Y. // Dalton Trans. 2022. Vol. 51. P. 15965. doi: 10.1039/d2dt02763a
  21. Zhang Y., Lu K.T., Ablott T.A., Zheng R. // Chem Asian J. 2024. Vol. 19. doi: 10.1002/asia.202400101
  22. Нипрук О.В., Клиньшова К.А., Черноруков Г.Н., Денисова А.А., Абражеев Р.В. // ЖОХ. 2023. Т. 93. № 10. С. 1621. doi: 10.31857/S0044460X23100104; Nipruk O.V., Klinshova K.A., Chernorukov G.N., Denisova A.A., Abrazheev R.V. // Russ. J. Gen. Chem. 2023. Vol. 93. N 10. P. 2549. doi: 10.1134/S1070363223100109
  23. Chernorukov N.G., Nipruk O.V., Klinshova K.A., Tumaeva O.N., Sokolov D.V. // New J. Chem. 2021. Vol. 45. N 22. P. 9922. doi: 10.1039/D1NJ01414E
  24. Nipruk O.V., Chernorukov N.G., Klinshova K.A., Bakhmetev M.O., Tumaeva O.N. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2021. Vol. 328. P. 739. doi: 10.1007/s10967-021-07692-1
  25. Нипрук О.В., Черноруков Н.Г., Годованова Н.С., Арова М.И. // Радиохимия. 2012. Т. 54. № 6. С. 514; Nipruk O.V., Chernorukov N.G., Godovanova N.S., Arova M.I. // Radiochemistry. 2012. Vol. 54. N 6. P. 528. doi: 10.1134/S1066362212060033
  26. Нипрук О.В., Черноруков Н.Г., Годованова Н.С., Кострова Е.Л. // Радиохимия. 2013. Т. 55. № 1. С. 33; Nipruk O.V., Chernorukov N.G., Godovanova N.S., Kostrova E.L. // Radiochemistry. 2013. Vol. 55. N 1. P. 63. doi: 10.1134/S1066362213010128
  27. Nipruk O.V., Chernorukov N.G., Zakharycheva N.S., Kostrova E.L. // J. Radioanal. Nucl. Chem. 2017. Vol. 311. P. 519. doi: 10.1007/s10967-016-5044-6
  28. Guillaumont R., Fanghänel T., Fuger J., Grenthe I., Neck V., Palmer D.A., Rand M.H. Update on the Chemical Thermodynamics of Uranium, Neptunium, and Plutonium. Amsterdam: Elsevier, 2003. 918 p.
  29. Grenthe I., Fuger J., Koning R., Lemire R., Muller A., Nguyen-Trung Cregu C., Wanner H. Chemical thermodynamics of uranium. Amsterdam: North-Holland, 2004. 715 p.
  30. Термические константы веществ. / Под ред. В. П. Глушко. М.: АН СССР, 1965–1981. Вып. I–X.
  31. Gorman-Lewis D., Burns P.C., Fein J.B. // J. Chem. Thermodyn. 2008. Vol. 40. P. 335. doi 0.1016/j.jct.2007.12.004
  32. Киселева Е.К., Сусленникова В.М. Справочное руководство по приготовлению титрованных растворов и установке их титров. Л.: Типолитография ЛКВВИА им. А. Ф. Можайского, 1959. 197 с.
  33. Нипрук О.В., Князев А.В., Черноруков Г.Н., Пыхова Ю.П. // Радиохимия. 2011. Т. 53. № 2. С. 128; Nipruk O.V., Knyazev A.V., Chernorukov G.N., Pykhova Y.P. // Radiochemistry. 2011. Vol. 53. N 2. P. 146. doi: 10.1134/S1066362211020044
  34. Виноградов А.П., Рябчиков Д.И., Сенявин М.М. Аналитическая химия урана. М.: АН СССР, 1962. 431 с.
  35. Мицуике А. Методы концентрирования микроэлементов в неорганическом анализе. М.: Химия, 1986. 152 с.
  36. Лазарев А.И., Харламов И.П., Яковлев П.Я., Яковлева Е.Ф. Справочник химика-аналитика. М.: Металлургия, 1976. 184 с.
  37. Нипрук О.В., Кирьянов К.В., Пыхова Ю.П., Святкина С.В., Кулешова Н.В. // Вестн. ННГУ. 2008. № 2. С. 54.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Kinetic curves of La[(UO2)3O3.5(OH)6] 5H2O dissolution in aqueous solutions for 10–1 M HClO4 (1), 10–2 M HClO4 (2), 10–3 M HClO4 (3), 10–4 M HClO4 (4), H2O (5), 10–4 M NaOH (6), 10–3 M NaOH (7), 10–2 M NaOH (8), 10–1 M NaOH (9).

Download (85KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. X-ray diffraction patterns of solid phases in equilibrium heterogeneous systems La[(UO2)3O3.5(OH)6] 5H2O(cr)–aqueous solution for 10–1 M HClO4 (1), 10–2 M HClO4 (2), 10–3 M HClO4 (3), 10–4 M HClO4 (4), H2O (5), 10–4 M NaOH (6), 10–3 M NaOH (7), 10–2 M NaOH (8), 10–1 M NaOH (9), 1 M NaOH (10) and the line X-ray diffraction pattern of La[(UO2)3O3.5(OH)6] 5H2O (11) [12].

Download (146KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Dependence of the concentrations of U(VI) (solid line, rhombus) and La(III) (a), Pr(III) (b), Ce(III) (c) and Nd(III) (d) (dashed line, circle) in a saturated aqueous solution of Ln[(UO2)3O3.5(OH)6]·5H2O on the acidity of the medium (calculated curves – solid lines, experimental values – dots).

Download (159KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Phase diagrams of U(VI) and Ln(III) in saturated aqueous solutions of Ce[(UO2)3O3.5(OH)6] 5H2O (a), Nd[(UO2)3O3.5(OH)6] 5H2O (b): 1 – UO22+, 2 – UO2OH+, 3 – UO2(OH)20, 4 – UO2(OH)3–, 5 – UO2(OH)42–, 6 – (UO2)2OH3+, 7 – (UO2)2(OH)22+, 8 – Ce3+, 9 – CeOH2+, 10 – Nd3+, 11 – NdOH2+.

Download (139KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Calculated solubility curves of Ce[(UO2)3O3.5(OH)6]·5H2O (1), Nd[(UO2)3O3.5(OH)6]·5H2O (2), Ce(OH)3 (3), Nd(OH)3 (4), Na2U2O7 (5), UO3·2H2O (6).

Download (78KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences