Voir la source de Dioxyde d'uranium

{{autre4|le composé neutre {{fchim|UO|2}}|le cation {{fchim|UO|2}}{{exp|2+}}|Uranyle}}
{{Infobox Chimie
| nom = Dioxyde d'uranium
| image = CaF2 polyhedra.png
| image2 = 
| taille image = 250
| légende = <span style="color:#C0C0C0; background-color:#C0C0C0;">__</span> U<sup>4+</sup>     <span style="color:#99CC00; background-color:#99CC00;">__</span> O<sup>2−</sup><br />Structure du dioxyde d'uranium
<!-- Général -->
| DCI = 
| nomIUPAC = Dioxyde d'uranium
| synonymes = 
| CAS = {{CAS|1|3|4|4|5|7|6}}
| EINECS = {{EINECS|2|1|5|7|0|0|3}}
| RTECS = {{RTECS|YR4705000}}
| ATC = {{ATC|}}
| DrugBank = 
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| NrE = 
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| SMILES = [U](=O)=O
| InChI = 1/2O.U/rO2U/c1-3-2
| InChIKey = 
| StdInChI = 
| StdInChIKey = 
| apparence = cristaux noirs à bruns ou poudre noire à brune<ref name="ICSC">{{ICSC|1344-57-6}}</ref>
<!-- Propriétés chimiques -->
| formule = {{formule chimique|U||O|2}}|U=1|O=2|cacher=oui
| masseMol = 
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| momentDipolaire = 
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<!-- Propriétés physiques -->
| TTransitionVitreuse = 
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| ebullition = 
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| miscibilite = 
| masseVolumique = {{unité/2|10.97|g||cm|-3}}<ref name="ICSC"/>
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<!-- Thermochimie -->
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<!-- Propriétés électroniques -->
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<!-- Cristallographie -->
| systemeCristallin = [[Système cristallin cubique|Cubique]]
| reseauBravais = 
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| Strukturbericht = 
| structureType = [[fluorite]] (CaF<sub>2</sub>)<ref name="Douglas">{{ouvrage | langue = en | auteur1 = Bodie E. Douglas|auteur2=Shih-Ming Ho | titre = Structure and Chemistry of Crystalline Solids | éditeur = Springer Science + Business Media, Inc. | lieu = Pittsburgh, PA, USA | année = 2006 | pages totales = 346 | isbn = 0-387-26147-8 | passage =  | consulté le = 16 septembre 2010 }}</ref>
| parametresMaille = 
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<!-- Propriétés optiques -->
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<!-- Précautions -->
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| symboles = T+, N
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}}<!-- ----------------------------- Fin de l'infoboite ----------------------------- -->

Le '''dioxyde d'uranium''', ou '''oxyde d'uranium(IV)''', est l'oxyde d'uranium de [[formule chimique]] {{formule chimique|UO|2}}. C'est un solide noir dont la [[Maille (cristallographie)|maille cristalline]] est constituée d'atomes d'[[uranium]] en sous-réseau [[cubique à faces centrées]] et d'atomes d'oxygène en sous-réseau cubique.

== Production et propriétés chimiques ==

C'est le constituant naturel de la [[pechblende]], qui est le principal [[minerai (roche)|minerai]] d'[[uranium]].

Le [[minerai d'uranium]] est industriellement traité, à partir du [[trioxyde d'uranium]] {{formule chimique|UO|3}} lors des processus d'[[enrichissement de l'uranium]] et de [[Traitement du combustible nucléaire usé|traitement des déchets nucléaires]] :

:[[Trioxyde d'uranium|{{formule chimique|UO|3}}]] + [[Dihydrogène|{{formule chimique|H|2}}]] → {{formule chimique|UO|2}} + [[Eau|{{formule chimique|H|2|O}}]] à {{tmp|450|°C}}. <!-- Ref. à retrouver -->

Le dioxyde d'uranium a la même [[structure cristalline]] que la [[fluorine]] {{formule chimique|CaF|2}}, qui est également celle des dioxydes [[Oxyde de neptunium(IV)|de neptunium]] et [[Dioxyde de plutonium|de plutonium]].<br />
Il s'oxyde en [[octaoxyde de triuranium]] {{formule chimique|U|3|O|8}} par chauffage au contact de l'oxygène de l'air :

:3 {{formule chimique|UO|2}} + [[Dioxygène|{{formule chimique|O|2}}]] → [[Octaoxyde de triuranium|{{formule chimique|U|3|O|8}}]] à {{tmp|700|°C}}.

== Utilisations ==

Le dioxyde d'uranium est essentiellement utilisé dans les barres de [[combustible nucléaire]], principalement sous forme {{formule chimique|UO|2}} ou mélangé au [[dioxyde de plutonium]] {{formule chimique|PuO|2}} pour donner du [[combustible MOX]].

Il peut également être employé comme [[catalyseur]], notamment dans la dégradation des [[Composé organique volatil|composés organiques volatils]] en phase gazeuse, l'[[oxydation]] du [[méthane]] en [[méthanol]] et la [[désulfuration]] des [[pétrole]]s. Dans cet usage, il se montre plus efficace et plus stable que les catalyseurs du marché employés dans le retraitement des COV, tels que les [[Métal précieux|métaux précieux]], le [[rutile]] {{formule chimique|TiO|2}} et l'[[oxyde de cobalt]] (II,III) {{formule chimique|CoO•Co|2|O|3}}.

À partir d'[[uranium appauvri]], il peut être utilisé à des fins de [[radioprotection]], notamment en entrant dans la composition de [[béton]]s où il sert de [[Grave (granulat)|grave]].

Le dioxyde d'uranium est un matériau [[semi-conducteur]] aux propriétés particulièrement intéressantes<ref>{{pdf}} [http://web.ead.anl.gov/uranium/pdf/WM01Semicond.pdf ''Semiconductive Properties of Uranium Oxides'']</ref> :
* il a une largeur de [[bande interdite]] de 1,3 [[Électron-volt|eV]], intermédiaire entre celles du [[silicium]] et de l'[[arséniure de gallium]] GaAs, proche de l'optimum d'efficacité pour l'absorption du [[rayonnement solaire]]. Il a un spectre d'absorption assez large, incluant l'[[infra-rouge]], ce qui accroît encore son efficacité, et une [[conductivité électrique]] intrinsèque à [[température ambiante]] voisine de celle du silicium monocristallin. Il peut ainsi être utilisé pour réaliser des [[Cellule solaire|cellules solaires]] de type [[Diode Schottky|Schottky]] ;
* sa [[constante diélectrique]] est voisine de 22, contre seulement 11,2 pour le silicium et 14,1 pour le GaAs, ce qui rend possible la réalisation de [[Circuit intégré|circuits intégrés]] ayant une plus forte densité d'intégration avec {{formule chimique|UO|2}} qu'avec Si et GaAs ; ces circuits ont également une [[tension de claquage]] plus élevée et une moins grande susceptibilité à l'[[effet tunnel]] [[Complementary metal oxide semi-conductor|CMOS]] ;
* son coefficient [[Effet Seebeck|Seebeck]] à température ambiante est de l'ordre de 750 [[Micro (préfixe du système international)|µ]][[Volt|V]]/[[Kelvin|K]], près du triple de celui de la plupart des matériaux étudiés pour les applications thermoélectriques ;
* tout comme l'[[octaoxyde de triuranium]] {{formule chimique|U|3|O|8}}, le dioxyde d'uranium {{formule chimique|UO|2}} est une [[Céramique technique|céramique]] résistante aux températures élevées, jusqu'à pas moins de 2 300&nbsp;°C, ce qui le rend apte à servir pour des applications à haute température ;
* le dioxyde d'uranium a également une bonne tenue aux [[Rayonnement|radiation]]s, ce qui permet de l'utiliser pour réaliser des [[Composant électronique|composants électroniques]] [[Durcissement (électronique)|durcis aux radiations]].

Les propriétés électriques du dioxyde d'uranium sont très sensibles à sa [[stœchiométrie]]. Ainsi, la [[conductivité électrique]] du {{formule chimique|UO|1,994}} est inférieure de plusieurs ordres de grandeur à celle du {{formule chimique|UO|2,001}}. Ceci, avec la difficulté à maîtriser le [[dopage (semi-conducteur)|dopage]] de ce matériau, constitue un obstacle au développement du dioxyde d'uranium comme matériau semiconducteur.

== Notes et références ==
{{Références}}

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Trioxyde d'uranium]]

{{Palette|Composés de l'uranium|Oxydes}}

{{portail|chimie|nucléaire|énergie}}

[[Catégorie:Oxyde|Uranium]]
[[Catégorie:Composé de l'uranium]]
[[Catégorie:Matériau nucléaire]]
[[Catégorie:Matériau semi-conducteur]]