Тетрахлорид урана
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( январь 2024 г. ) |
 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Хлорид урана(IV) | |
| Другие имена Тетрахлоруран Тетрахлорид урана Хлорид урана | |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol ) | |
| ХимическийПаук | |
| Информационная карта ECHA | 100.030.040 |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID | |
| НЕКОТОРЫЙ | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| Характеристики | |
| УКл 4 | |
| Молярная масса | 379.84 g/mol |
| Появление | оливково-зеленый твердый |
| Плотность | 4,87 г/см 3 |
| Температура плавления | 590 ° C (1094 ° F; 863 К) |
| Точка кипения | 791 ° C (1456 ° F; 1064 К) |
| Гидролиз | |
| Растворимость | Растворим в соляной кислоте |
| Структура | |
| Октаэдрический | |
| Родственные соединения | |
Родственные соединения | трихлорид урана , пентахлорид урана , гексахлорид урана |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа). | |
Тетрахлорид урана — неорганическое соединение , соль урана и хлора, с формулой UCl 4 . Это гигроскопичное твердое вещество оливково-зеленого цвета. Он использовался в процессе электромагнитного разделения изотопов (EMIS) при обогащении урана . Это одно из основных исходных материалов для уранорганической химии .
Синтез и структура
[ редактировать ]
Тетрахлорид урана синтезируют, как правило, реакцией триоксида урана (UO 3 ) и гексахлорпропена . Аддукты растворителя UCl 4 могут быть образованы более простой реакцией UI 4 с хлористым водородом в органических растворителях.
Тетрахлорид урана также образует нонагидрат, который можно получить выпариванием слабокислого раствора UCl 4 . [1]
Согласно рентгеновской кристаллографии, центры урана восьмикоординатны и окружены восемью атомами хлора: четырьмя в 264 пм и остальными четырьмя в 287 пм. [2]
Химические свойства
[ редактировать ]Растворение в протонных растворителях более сложное. UCl 4 При добавлении акваион к воде образуется урана.
- UCl 4 + x H 2 O → [U(H 2 O) x ] 4+ + 4Cl −
Аква-ион [U(H 2 O) x ] 4+ , (x равно 8 или 9 [3] ) сильно гидролизуется.
- [U(H 2 O) x ] 4+ ⇌ [U(H 2 O) x −1 (OH)] 3+ + Ч +
PK . a для этой реакции составляет ок 1,6, [4] поэтому гидролиз отсутствует только в растворах с силой кислоты 1 моль дм −3 или сильнее (pH < 0). Дальнейший гидролиз происходит при pH > 3. Возможно образование слабых хлорокомплексов акваиона. Опубликованные оценки значения log K для образования [UCl] 3+ (водн.) варьируются от -0,5 до +3 из-за сложности одновременного гидролиза. [4]
Со спиртами частичный сольволиз может происходить .
- UCl 4 + x ROH ⇌ UCl 4− x (OR) x + x HCl
Тетрахлорид урана растворяется в непротонных растворителях, таких как тетрагидрофуран , ацетонитрил , диметилформамид и т. д., которые могут действовать как основания Льюиса . сольваты формулы UCl 4 L x Образуются , которые можно выделить. Растворитель должен быть полностью свободен от растворенной воды, иначе произойдет гидролиз, при этом растворитель S подхватит высвободившийся протон.
- UCl 4 + H 2 O + S ⇌ UCl 3 (OH) + SH + +Cl −
Молекулы растворителя могут быть заменены другим лигандом в такой реакции, как
- УСl 4 + 2Cl − → [UCl 6 ] 2− .
Растворитель не показан, как и при образовании комплексов ионов других металлов в водном растворе.
Растворы UCl 4 подвержены окислению воздухом, в результате чего образуются комплексы уранил- иона.
Приложения
[ редактировать ]Четыреххлористый уран в промышленных масштабах получают реакцией четыреххлористого углерода с чистым диоксидом урана UO 2 при 370 °С. Его использовали в качестве сырья в процессе электромагнитного разделения изотопов (EMIS) при обогащении урана . Начиная с 1944 года завод Y-12 в Ок-Ридже перерабатывал UO 3 в UCl 4 для Эрнеста О. Лоуренса альфа-калютронов . Его основным преимуществом является то, что тетрахлорид урана, используемый в калютронах, не так агрессивен, как гексафторид урана, используемый в большинстве других технологий обогащения. От этого процесса отказались в 1950-х годах. Однако в 1980-е годы Ирак неожиданно возродил этот вариант в рамках своей программы создания ядерного оружия. В процессе обогащения тетрахлорид урана ионизируется в урановую плазму .
Ионы урана затем ускоряются и проходят через сильное магнитное поле . Пройдя половину круга, луч разделяется на область ближе к внешней стенке, которая обеднена , и область ближе к внутренней стенке, обогащена которая 235 У. Большое количество энергии, необходимое для поддержания сильных магнитных полей, а также низкие скорости извлечения уранового сырья и более медленная и неудобная работа установки делают этот вариант маловероятным для крупномасштабных обогатительных предприятий.
Ведутся работы по использованию расплавленных смесей хлоридов урана и хлоридов щелочей в качестве реакторного топлива в жидкосолевых реакторах . Расплавы тетрахлорида урана, растворенные в эвтектике хлорида лития и хлорида калия , также исследовались в качестве средства восстановления актинидов из облученного ядерного топлива посредством пирохимической ядерной переработки . [5]
Безопасность
[ редактировать ]Как и все водорастворимые соли урана, тетрахлорид урана нефротоксичен (ядовит для почек) и при приеме внутрь может вызвать серьезное повреждение почек и острую почечную недостаточность.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Томас Касперович; Нико Т. Флосбах; Деннис Грёдлер; Ханна Касперович; Йорг-М. Нойдорфль; Тобиас Реннебаум; Матиас С. Викледер; Маркус Зегке (2022). «Сольватированные актиноиды: метанол, этанол и водные аддукты тетрахлорида тория и урана» . Европейский журнал неорганической химии . 2022 (31). дои : 10.1002/ejic.202200227 .
- ^ Тейлор, Дж. К.; Уилсон, PW (1973). «Нейтронографическое исследование безводного тетрахлорида урана» . Акта Кристаллогр. Б. 29 (9): 1942–1944. Бибкод : 1973AcCrB..29.1942T . дои : 10.1107/S0567740873005790 .
- ^ Дэвид, Ф. (1986). «Термодинамические свойства ионов лантаноидов и актинидов в водном растворе». Журнал менее распространенных металлов . 121 : 27–42. дои : 10.1016/0022-5088(86)90511-4 .
- ^ Перейти обратно: а б База данных IUPAC SC [ постоянная мертвая ссылка ] Полная база опубликованных данных по константам равновесия металлокомплексов и лигандов.
- ^ Оландер, Д.Р. и Камахорт, Дж.Л. (1966), Реакция хлора и тетрахлорида урана в расплавленной эвтектике хлорида лития и хлорида калия. Журнал AIChE, 12: 693–699. два : 10.1002/aic.690120414