Тетрахлорид урана - Uranium tetrachloride

Тетрахлорид урана

Имена
Название ИЮПАК Хлорид урана (IV)
Другие имена Тетрахлороурана Тетрахлорид урана Хлорид урана
Идентификаторы
Количество CAS	10026-10-5 N
3D модель (JSmol )	Интерактивное изображение
ChemSpider	19969614 Y
ECHA InfoCard	100.030.040
UNII	8E7IB152RL N
Панель управления CompTox (EPA)	DTXSID1064906
ИнЧИ InChI = 1S / 4ClH.2U / h4 * 1H ;; / q ;;;; 2 * + 2 / p-4 Y Ключ: AYQSGSWJZFIBLR-UHFFFAOYSA-J Y InChI = 1 / 4ClH.2U / h4 * 1H ;; / q ;;;; 2 * + 2 / p-4 Ключ: AYQSGSWJZFIBLR-XBHQNQODAS
Улыбки [U + 4]. [Cl -]. [Cl -]. [Cl -]. [Cl-]
Характеристики
Химическая формула	UCl4
Молярная масса	379,84 г / моль
Плотность	4,87 г / см^3
Температура плавления	590 ° С (1094 ° F, 863 К)
Точка кипения	791 ° С (1456 ° F, 1064 К)
Структура
Кристальная структура	Восьмигранный
Родственные соединения
Родственные соединения	трихлорид урана, пентахлорид урана, гексахлорид урана
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
N проверять (что YN ?)
Ссылки на инфобоксы

Тетрахлорид урана (UCl₄) является солью уран в степень окисления +4. Он использовался в электромагнитном разделение изотопов (EMIS) процесс обогащение урана. Это один из основных исходных материалов для урановой химии.

Синтез

Тетрахлорид урана обычно получают по реакции триоксид урана (UO₃) и гексахлорпропен. Растворитель UCl₄ аддукты могут быть образованы более простой реакцией UI₄ с хлористый водород в органических растворителях.

Химические свойства

Тетрахлорид урана - это гигроскопичный, темно-зеленое твердое вещество, которое сублимируется в высоком вакууме при температуре ок. 500 ° С. В Кристальная структура показывает, что уран окружен восемью атомами хлора, четыре - при 264 мкм, а остальные четыре - при 287 мкм.^[1] Молекула UCl₄ это Кислота Льюиса и растворяется в растворителях, которые могут действовать как непротические Базы Льюиса.

Растворение в протонных растворителях более сложное. Когда UCl₄ добавлен в воду уран акваион сформирован.

UCl₄ + ИксЧАС₂O → [U (H₂O)_Икс]⁴⁺ + 4Cl⁻

Акваион [U (H₂O)_Икс]⁴⁺, (x равно 8 или 9^[2]) сильно гидролизуется.

[ЭМ-М-М₂O)_Икс]⁴⁺ ⇌ [U (H₂O)_Икс−1(ОЙ)]³⁺ + H⁺

В pK_а для этой реакции ок. 1.6,^[3] поэтому гидролиз отсутствует только в растворах с концентрацией кислоты 1 моль дм⁻³ или сильнее (pH <0). Дальнейший гидролиз происходит при pH> 3. Могут образовываться слабые хлорокомплексы акваиона. Опубликованные оценки значения log K для образования [UCl]³⁺(водн.) варьируют от -0,5 до +3 из-за сложности одновременного гидролиза.^[3]

Со спиртами, частичное сольволиз может возникнуть.

UCl₄ + ИксROH ⇌ UCl_4−Икс(ИЛИ ЖЕ)_Икс + ИксHCl

Тетрахлорид урана растворяется в непротонных растворителях, таких как тетрагидрофуран, ацетонитрил, диметилформамид и т.д., которые могут действовать как Базы Льюиса. Сольваты формулы UCl₄L_Икс образуются, которые могут быть изолированы. Растворитель должен быть полностью свободен от растворенной воды, в противном случае произойдет гидролиз, при котором растворитель S захватит высвободившийся протон.

UCl₄ + H₂O + S ⇌ UCl₃(ОН) + SH⁺ + Cl⁻

Молекулы растворителя могут быть заменены другим лигандом в такой реакции, как

UCl₄ + 2Cl⁻ → [UCl₆]²⁻.

Растворитель не показан, как и в случае образования комплексов ионов других металлов в водном растворе.

Растворы UCl₄ подвержены окислению воздухом, в результате чего образуются комплексы уранил ион.

• 

  Тетрахлорид урана

• 

  Порошок тетрахлорида урана

Приложения

Тетрахлорид урана коммерчески получают по реакции четыреххлористый углерод с чистым диоксид урана UO₂ при 370 ° С. Он использовался в качестве источника питания в электромагнитном разделение изотопов (EMIS) процесс обогащение урана. Начиная с 1944 г. Завод Дуб Ридж Y-12 преобразованный UO₃ в UCl₄ кормить Эрнест О. Лоуренс с Альфа Калютроны. Его основным преимуществом является то, что тетрахлорид урана, используемый в калютронах, не такой коррозионный, как гексафторид урана используется в большинстве других технологий обогащения. От этого процесса отказались в 1950-х годах. Однако в 1980-х годах Ирак неожиданно возродил этот вариант в рамках своей ядерной программы. В процессе обогащения тетрахлорид урана ионизируется до урана. плазма.

Затем ионы урана ускоряются и проходят через сильный магнитное поле. Пройдя половину круга, луч разбивается на область ближе к внешней стене, которая истощенный, и область ближе к внутренней стене, которая обогащенный в ²³⁵U. Большое количество энергии, необходимое для поддержания сильных магнитных полей, а также низкие скорости извлечения исходного уранового материала и более медленная и неудобная работа установки делают этот выбор маловероятным для крупномасштабных обогатительных фабрик.

Ведутся работы по использованию расплавленных смесей хлорида урана и хлорида щелочного металла в качестве реакторного топлива в г. реакторы на расплаве солей. Расплавы тетрахлорида урана растворены в хлорид лития –хлорид калия эвтектика также была исследована как средство восстановления актиниды из облученного ядерное топливо через пирохимический ядерная переработка.^[4]

Рекомендации

1. Taylor, J.C .; Уилсон, П.В. (1973). «Нейтронографическое исследование безводного тетрахлорида урана».. Acta Crystallogr. B. 29 (9): 1942–1944. Дои:10.1107 / S0567740873005790.
2. 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.
3. База данных ИЮПАК SC^{[постоянная мертвая ссылка ]} Обширная база данных опубликованных данных о константах равновесия комплексов металлов и лигандов.
4. Оландер, Д. Р. и Камахорт, Дж. Л. (1966), Взаимодействие хлора и тетрахлорида урана в эвтектике плавленый хлорид лития-хлорид калия. Журнал Айше, 12: 693–699. Дои:10.1002 / aic.690120414