Uran(IV)-chlorid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Uran(IV)-chlorid
__ U4+     __ Cl
Kristallsystem

tetragonal

Raumgruppe

I41/amdVorlage:Raumgruppe/Unbekannter Anzeige-Typ

Gitterkonstanten

a = 829,6 pm
c = 748,7 pm[1]

Allgemeines
Name Uran(IV)-chlorid
Andere Namen

Urantetrachlorid

Verhältnisformel UCl4
CAS-Nummer 10026-10-5
PubChem 66210
Kurzbeschreibung

grüne oktaedrische Kristalle[2]

Eigenschaften
Molare Masse 379,84 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

4,72 g·cm−3[2]

Schmelzpunkt

590 °C[2]

Siedepunkt

791 °C[2]

Löslichkeit
  • löslich in Wasser, Methanol, Ethanol, Aceton, Pyridin, Essigester[3]
  • unlöslich in Phosphortrichlorid, Thionylchlorid, Phosphoroxychlorid und flüssigem Chlor[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
06 – Giftig oder sehr giftig 08 – Gesundheitsgefährdend 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 330​‐​300​‐​373​‐​411
P: ?
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [5] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [4]
Sehr giftig Umweltgefährlich
Sehr giftig Umwelt-
gefährlich
(T+) (N)
R- und S-Sätze R: 26/28​‐​33​‐​51/53
S: (1/2)​‐​20/21​‐​45​‐​61
Radioaktivität
Radioaktiv
 
Radioaktiv
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Uran(IV)-chlorid ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Uran und Chlor. Es besitzt die Formel UCl4 und gehört zur Stoffklasse der Chloride.

Darstellung[Bearbeiten]

Uran(IV)-chlorid wird in größeren Mengen durch Reaktion von Tetrachlormethan mit Urandioxid (UO2) bei 370 °C hergestellt.

\mathrm{UO_2\ +\ CCl_4\ \longrightarrow \ UCl_4\ +\ CO_2}

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Urandioxid mit Thionylchlorid, wobei das entstandene Uran(IV)-chlorid immer etwas schwefelhaltig ist,[3]

\mathrm{UO_2 + 2 \ SOCl_2 \longrightarrow  UCl_4 + 2 \ SO_2}

oder die Reaktion von Uran(III)-chlorid mit Chlor,[3]

\mathrm{2 \ UCl_3 + Cl_2 \longrightarrow 2 \ UCl_4}

oder die Reaktion von Urantrioxid mit Hexachlorpropen,[3]

\mathrm{UO_3 + 3 \ C_3Cl_6 \longrightarrow UCl_4 + 3 \ C_3Cl_4O + Cl_2}

oder die Reaktion von Urandioxid mit Kohlenstoff und Chlor, wobei die Reaktion ein extrem reines Uran(IV)-chlorid liefert.[3]

\mathrm{UO_2 + C + 2 \ Cl_2 \longrightarrow UCl_4 + CO_2}

Uranmetall wurde erstmals 1841 von Eugène-Melchior Péligot durch Reduktion von Uran(IV)-chlorid mit Kalium isoliert.

Eigenschaften[Bearbeiten]

5 g Urantetrachlorid

Es ist ein dunkelgrünes, in feiner Verteilung hellgrünes oder olivgrünes, radioaktives Pulver. Es ist in einem trockenen Stickstoff- oder Argon-Strom bei etwa 600 °C zu rotbraunem Dampf sublimierbar. Daraus resublimiertes Urantetrachlorid bildet tiefgrüne Kristalle mit metallischem Oberflächenschimmer. Es ist löslich in Wasser, Methanol, Ethanol, Aceton, Pyridin, Essigester, aber unlöslich in Phosphortrichlorid, Thionylchlorid, Phosphoroxychlorid und flüssigem Chlor.[3] Die Verbindung besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I41/amdVorlage:Raumgruppe/Unbekannter Anzeige-Typ mit den Gitterparametern a = 829,6 pm und c = 748,7 pm.[1]

Verwendung[Bearbeiten]

Uran(IV)-chlorid wird als Ausgangsmaterial in der elektromagnetischen Isotopentrennung (EMIS) bei der Urananreicherung verwendet; dazu benutzte man das von Ernest O. Lawrence entwickelte Alpha-Calutron. Im Jahr 1944 begann man am Y-12 National Security Complex, aus UO3 das UCl4 herzustellen, um damit das Ausgangsmaterial zu haben. Der Vorteil des Uran(IV)-chlorids ist, dass es im Vergleich zu Uranhexafluorid nicht so korrosive Eigenschaften hat.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b R. C. L. Mooney: „The Crystal Structure of ThCl4 and UCl4“, in: Acta Crystallographica, 1949, 2, S. 189–191 (doi:10.1107/S0365110X49000485).
  2. a b c d David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-97.
  3. a b c d e f g  Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band II, Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1210.
  4. a b Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Uranverbindungen“; Eintrag aus der CLP-Verordnung zu Uranverbindungen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. April 2011 (JavaScript erforderlich).
  5. Seit dem 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.

Literatur[Bearbeiten]

  • Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 253–698 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_5).
  • Donald R. Olander, J. L. Camahort: „Reaction of Chlorine and Uranium Tetrachloride in the Fused Lithium Chloride-Potassium Chloride Eutectic“, in: AIChE Journal, 1966, 12 (4), S. 693–699 (doi:10.1002/aic.690120414).