Incorporando íons de metais de transição em hidretos de óxido de urânio: o papel do Zn(II) e o efeito da adição de íons Cs(I)

A síntese de dois materiais de hidrato de óxido de urânio contendo zinco (UOH) foi alcançada, e suas estruturas cristalinas, obtidas por difração de raios X de cristal único usando radiação de sincrotrão, e outras propriedades estruturais e espectroscópicas são relatadas aqui. Embora ambas as estruturas incorporem cátions Zn2+, as duas diferem significativamente. O composto Zn2(OH)2(H2O)5(UO2)10UO14(H2O)3 (UOHF-Zn), formando uma estrutura do tipo rede no grupo espacial P1̅, era composto por camadas de β-U3O8 pilarizadas por poliedros de uranilo, com os cátions Zn2+ incorporados dentro dos canais da estrutura. Em contraste, o composto Cs2Zn(H2O)4(UO2)4O3(OH)42·3H2O (UOH-Zn) cristalizou no grupo espacial Cmc21 com uma topologia em camadas de hidróxido de óxido de uranilo semelhante à schoepite e ambos os cátions Zn2+ e Cs+ constituindo as espécies interlamelares. A aparente força motriz para as diferenças nas estruturas foi a mudança de KOH para CsOH durante a síntese, com os menores íons K+ excluídos em favor de uma proporção maior de Zn2+ (razão U/Zn de 5,5:1) em UOHF-Zn, enquanto em UOH-Zn, os maiores íons Cs+ foram incorporados preferencialmente em detrimento de menos cátions Zn2+ (razão U/Cs/Zn de 8:2:1). Destaca-se neste trabalho o efeito das espécies químicas e, em particular, seu raio iônico na formação de UOH, melhorando ainda mais a compreensão da alteração de UO2 no contexto de repositórios geológicos profundos.