Chlorid uraničitý
| chlorid uraničitý | |
|---|---|
 Chlorid uraničitý | |
| Obecné | |
| Systematický název | Chlorid uraničitý |
| Anglický název | Uranium tetrachloride |
| Sumární vzorec | UCl4 |
| Vzhled | olivově zelená krystalická látka |
| Identifikace | |
| Registrační číslo CAS | 10026-10-5 |
| PubChem | 66210 |
| SMILES | [U+4].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-] |
| InChI | InChI=1/4ClH.2U/h4*1H;;/q;;;;2*+2/p-4 |
| Vlastnosti | |
| Molární hmotnost | 379,84 g/mol |
| Teplota tání | 590 °C |
| Teplota varu | 791 °C |
| Hustota | 4,87 g/cm3 |
Některá data mohou pocházet z datové položky. | |
Chlorid uraničitý je anorganická sloučenina uranu a chlóru se vzorcem UCl4. Je to hygroskopická pevná látka olivově zelené barvy.[1] UCl4 použit v procesu elektromagnetické separace izotopů při obohacování uranu. Je to jedna z hlavních výchozích látek pro výrobu organických sloučenin uranu.[1][2]
Syntéza
Chlorid uraničitý se komerčně vyrábí reakcí tetrachlormethanu s čistým oxidem uraničitým UO2 při 370 °C
Chlorid uranu se také syntetizuje obecně reakcí oxidu uranového (UO3) a hexachlorpropenu. UCl4 lze vytvořit i jednodušší reakcí UI4 s chlorovodíkem v organických rozpouštědlech.[2]
Krystalová struktura
Podle rentgenové krystalografie mají uranové ionty koordinační číslo 8 a jsou obklopena osmi atomy chloru, čtyřmi ve vzdálenosti 264 pm a dalšími čtyřmi ve vzdálenosti 287 pm.[3]
Chemické vlastnosti
Rozpouštění v protických rozpouštědlech je složitější. Když se UCl4 přidá do vody, vytvoří se aquaranový komplex.
- UCl4 + xH2O → [U(H2O)x]4+ + 4Cl−
Komplex [U(H2O)x]4+, kde x je 8 nebo 9, je silně hydrolyzován.
- [U(H2O)x]4+ ⇌ [U(H2O)x−1(OH)]3+ + H+
Hodnota pKa pro tuto reakci je kolem 1,6, hydrolýza proto probíhá vždy, když je pH > 0. K další hydrolýze dochází při pH > 3. Mohou se také tvořit slabé chlorné komplexy vodního iontu. Publikované odhady hodnoty log K pro tvorbu [UCl]3+(aq) se liší od -0,5 do +3 kvůli obtížím s měřením během současné hydrolýzy.[2]
U alkoholů může dojít k částečné solvolýze .
- UCl4 + xROH ⇌ UCl4−x(OR)x + xHCl
Chlorid uraničitý se rozpouští v aprotických rozpouštědlech, jako je tetrahydrofuran, acetonitril, dimethylformamid atd., která mohou působit jako Lewisovy báze. Vznikají solváty UCl4Lx, které lze izolovat. Rozpouštědlo musí být zcela bez rozpuštěné vody, jinak dojde k hydrolýze, přičemž rozpouštědlo S zachytí uvolněný proton.
- UCl4 + H2O + S ⇌ UCl3(OH) + SH+ + Cl−
Molekuly rozpouštědla mohou být nahrazeny jiným ligandem v reakci, jako je například
- UCl4 + 2Cl− → [UCl6]2− .
Roztoky UCl4 jsou náchylné k oxidaci vzduchem, což vede k produkci komplexů uranylu.[2]
Využití
Chlorid uraničitý se používá jako surovina v procesu elektromagnetického obohacování uranu. UCl4 byl prvním izotopem použitým pro obohacování uranu Alfredem Nierem již v roce 1940. O tři roky později byl proces využit v kalutronech v Y-12. Jeho hlavní výhodou je, že chlorid uraničitý používaný v kalutronech není tak korozivní jako hexafluorid uranu používaný ve většině ostatních metod obohacování a zároveň má mnohem vyšší bod varu. Tento proces byl opuštěn v 50. letech 20. století, několik obohacovacích zařízení však zůstalo funkčních až do 21. století.[4][5]
Během procesu obohacování se chlorid uraničitý ionizuje na uranové plazma.Ionty uranu jsou pak urychlovány a procházejí silným magnetickým polem. Během průchodu magnetickým polem jsou ionty rozděleny podle hmotnosti na ochuzenou obohacenou část.[4]
Chlorid uranu se také považuje za perspektivní palivo pro reaktory na bázi roztavených solí . Taveniny chloridu uraničitého rozpuštěné v eutektické směsi chloridu lithného a chloridu draselného byly také zkoumány jako prostředek k získání aktinoidů z vyhořelého paliva prostřednictvím pyrochemického jaderného přepracování.[6]
Bezpečnost
Stejně jako všechny ve vodě rozpustné soli uranu je chlorid uraničitý nefrotoxický (jedovatý pro ledviny) a při požití může způsobit vážné poškození ledvin a akutní selhání ledvin.
Radiační riziko je v porovnání s chemickou jedovatostí zanedbatelné.
Reference
V tomto článku byl použit překlad textu z článku Uranium tetrachloride na anglické Wikipedii.
- ↑ a b GREENWOOD, Norman Neil; EARNSHAW, Alan. Chemie prvků. Sv. 2.. 1. vyd. vyd. Praha: Informatorium 793 s., 1 příl s. ISBN 8085427389, ISBN 9788085427387. S. 1574–1578.
- ↑ a b c d ŠTAMBERG, Karel. Technologie jaderných paliv II. Vyd. 2. přeprac.. vyd. [s.l.]: Vydavatelství ČVUT, Dostupné online. ISBN 978-80-01-03261-9.
- ↑ TAYLOR, J. C.; WILSON, P. W. A neutron-diffraction study of anhydrous uranium tetrachloride. Acta Crystallographica Section B Structural Crystallography and Crystal Chemistry. 1973-09-15, roč. 29, čís. 9, s. 1942–1944. Dostupné online [cit. 2023-10-21]. DOI 10.1107/S0567740873005790.
- ↑ a b The Making of the Atomic Bomb. Goodreads [online]. [cit. 2023-10-21]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ Alfred Nier's Interview - Part 1 - Nuclear Museum [online]. [cit. 2023-10-21]. Dostupné online. (anglicky)
- ↑ ŠTAMBERG, Karel. Technologie jaderných paliv II. Vyd. 2. přeprac.. vyd. [s.l.]: Vydavatelství ČVUT, Dostupné online. ISBN 978-80-01-03261-9.
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu chlorid uraničitý na Wikimedia Commons
Média použitá na této stránce
Autor: Klaproth, Licence: CC BY-SA 4.0
Single crystals of uranium tetrachloride, obtained from a chemical transport reaction using the method by Rudel and Kraus (Dalton Trans., 2017,46, 5835-5842)