El sulfato de uranio (IV) (U(SO 4 ) 2 ) es una sal soluble en agua del uranio . Es un compuesto muy tóxico . Los minerales de sulfato de uranio se encuentran comúnmente en los sitios mineros que contienen uranio, donde generalmente se forman durante la evaporación de los relaves mineros ricos en sulfato ácido que han sido lixiviados por aguas que contienen oxígeno. El sulfato de uranio es un compuesto de transición en la producción de hexafluoruro de uranio . También se utilizó para alimentar reactores homogéneos acuosos .
El sulfato de uranilo en solución se reduce fotoquímicamente con facilidad a sulfato de uranio(IV). La fotorreducción se lleva a cabo al sol y requiere la adición de etanol como agente reductor. El uranio(IV) cristaliza o se precipita con etanol en exceso. Se puede obtener con diferentes grados de hidratación. El U(SO 4 ) 2 también se puede preparar mediante reducción electroquímica de U(VI) y la adición de sulfatos. La reducción de U(VI) a U(IV) ocurre naturalmente a través de una variedad de medios, incluyendo a través de la acción de microorganismos. La formación de U(SO 4 ) 2 es una reacción entrópica y termodinámicamente favorable.
La lixiviación in situ (ISL), una técnica muy utilizada para extraer uranio, está implicada en el aumento artificial de los compuestos de sulfato de uranio. La ISL fue el método más utilizado para extraer uranio en los Estados Unidos durante la década de 1990. El método implica bombear un líquido de extracción ( ácido sulfúrico o una solución de carbonato alcalino) a un depósito de mineral, donde forma complejos con el uranio, eliminando el líquido y purificando el uranio. Esta adición sintética de ácido sulfúrico aumenta de forma antinatural la abundancia de complejos de sulfato de uranio en el sitio. El pH más bajo causado por la introducción de ácido aumenta la solubilidad del U(IV), que normalmente es relativamente insoluble y precipita de la solución a pH neutro. Los estados de oxidación del uranio varían de U3 + a U6 + ; el U(III) y el U(V) rara vez se encuentran, mientras que el U(VI) y el U(IV) predominan. El U(VI) forma complejos acuosos estables y, por lo tanto, es bastante móvil. Para evitar la propagación de compuestos tóxicos de uranio desde los yacimientos mineros, suele ser necesario reducir el U(VI) a U(IV), que es mucho menos soluble. Sin embargo, la presencia de ácido sulfúrico y sulfatos evita este secuestro, ya que reduce el pH y forma sales de uranio. El U(SO 4 ) 2 es soluble en agua y, por lo tanto, mucho más móvil. Los complejos de sulfato de uranio también se forman con bastante facilidad.
El U(IV) es mucho menos soluble y, por lo tanto, menos móvil ambientalmente que el U(VI), que también forma compuestos de sulfato como el UO2 ( SO4 ) . Se han propuesto bacterias capaces de reducir el uranio como un medio para eliminar el U(VI) de las zonas contaminadas, como los relaves mineros y los lugares de fabricación de armas nucleares . La contaminación de las aguas subterráneas por uranio se considera un grave riesgo para la salud y también puede ser perjudicial para el medio ambiente. Varias especies de bacterias reductoras de sulfato también tienen la capacidad de reducir el uranio. La capacidad de limpiar el medio ambiente tanto del sulfato (que solubiliza el uranio reducido) como del U(VI) móvil hace que la biorremediación de los sitios mineros de ISL sea una posibilidad.
El U(SO 4 ) 2 es un compuesto semisoluble y existe en una variedad de estados de hidratación , con hasta nueve aguas coordinantes. El U(IV) puede tener hasta cinco sulfatos coordinantes, aunque no se ha descrito significativamente nada por encima del U(SO 4 ) 2. Los datos cinéticos para el U(SO 4 ) 2+ y el U(SO 4 ) 2 revelan que el complejo bidentado es fuertemente favorecido termodinámicamente, con un K 0 informado de 10,51, en comparación con el K 0 = 6,58 para el complejo monodentado. El U(IV) es mucho más estable como compuesto de sulfato, particularmente como U(SO 4 ) 2 . La behounekita es un mineral U(IV) descrito recientemente (2011) con la composición química U(SO 4 ) 2 (H 2 O) 4 . El centro de uranio tiene ocho ligandos de oxígeno, cuatro proporcionados por los grupos sulfato y cuatro de los ligandos de agua. El U(SO 4 ) 2 (H 2 O) 4 forma cristales cortos y verdes. La behounekita es el primer sulfato de U(IV) natural que se describe.