Abstract

Using lead oxide, uranyl nitrate and ultrapure water, seven hydrothermal synthesis experiments were performed with Pb:U molar ratios ranging from 1:1 to 1:10. Reaction products were characterized by powder and single-crystal X-ray diffraction. Two novel Pb uranyl oxide hydrates were found, with structural formulae Pb2(H2O)[(UO2)10UO12(OH)6(H2O)2] and Pb0.5[(UO2)4O2(OH)5](H2O)4 (Pb-poor fourmarierite). The synthesis products are related to the Pb:U molar ratio of the solution, and indicate a trend from curite, Pb3+x(H2O)2[(UO2)4O4+x(OH)3−x]2, to Pb2(H2O)[(UO2)10UO12(OH)6(H2O)2], then to Pb0.5[(UO2)4O2(OH)5](H2O)4 with decreasing Pb in the solution. The structure of Pb2(H2O)[(UO2)10UO12(OH)6(H2O)2], Z = 4, monoclinic, space group C2/c, a 13.281(5), b 10.223(4), c 26.10(1) Å, β 103.202(6)°, V3450(2) Å3, was solved by direct methods and refined on the basis of F2 using 4065 unique reflections. The agreement index (R1) was 6.38%, calculated for 1306 unique observed reflections (|Fo| ≥ 4σF). The structure contains complex chains of edge- and vertex-sharing uranyl pentagonal and square bipyramids, as well as distorted U6+O6 octahedra, along both the [110] and [1̅10] directions. The chains in the two orientations are linked at z ≈ 0.25 and z ≈ 0.75, forming a framework that contains elongate open channels. The Pb2+ cations occur in the channels between adjacent chains.

Abstract

Nous avons effectué sept expériences de synthèse hydrothermale en utilisant l’oxyde de plomb, le nitrate d’uranyle et de l’eau ultrapure, les mélanges ayant un rapport molaire Pb:U allant de 1:1 à 1:10. Nous avons caractérisé les produits de réaction par diffraction X sur poudre et sur cristal unique. Deux nouveaux oxydes d’uranyle hydratés de plomb ont été trouvés: Pb2(H2O)[(UO2)10UO12(OH)6(H2O)2] et Pb0.5[(UO2)4O2(OH)5](H2O)4 (fourmariérite déficitaire en Pb). Les produits de synthèse dépendent du rapport molaire Pb:U de la solution, et indiquent une évolution allant de curite, Pb3+x(H2O)2[(UO2)4O4+x(OH)3−x]2, à Pb2(H2O)[(UO2)10UO12(OH)6(H2O)2], et ensuite à Pb0.5[(UO2)4O2(OH)5](H2O)4 à mesure que diminue la teneur de la solution en Pb. La structure du composé Pb2(H2O)[(UO2)10UO12(OH)6(H2O)2], Z = 4, monoclinique, groupe spatial C2/c, a 13.281(5), b10.223(4), c 26.10(1) Å, β 103.202(6)°, V3450(2) Å3, a été résolue par méthodes directes et affinée en utilisant les facteurs F2 dérivés de 4065 réflexions uniques. L’indice de concordance (R1) est 6.38%, calculé sur la base de 1306 réflexions uniques observées (|Fo| ≥ 4σF). La structure contient des chaînes complexes de bipyramides à uranyle pentagonales et carrées, partageant coins et arêtes, de même que des octaèdres U6+O6 difformes le long des deux directions [110] et [1̅10]. Les chaînes dans ces deux directions sont rattachées à z ≈ 0.25 et z ≈ 0.75, pour former une trame contenant des canaux ouverts allongés. Les cations Pb2+ sont logés dans les canaux entre chaînes adjacentes.

(Traduit par la Rédaction)

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