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 Uran(IV)-chlorid wird in größeren Mengen durch Reaktion von Tetrachlormethan mit Urandioxid (UO2) bei 370 °C hergestellt.
UO2 + CCl4 -> UCl4 + CO2
Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Urandioxid mit Thionylchlorid, wobei das entstandene Uran(IV)-chlorid immer etwas schwefelhaltig ist,
UO2 + 2 SOCl2 -> UCl4 + 2 SO2
oder die Reaktion von Uran(III)-chlorid mit Chlor, 2 UCl3 + Cl2 -> 2 UCl4
oder die Reaktion von Urantrioxid mit Hexachlorpropen, D. Patel, A. J. Wooles, E. Hashem, H. Omorodion, R. J. Baker, S. T. Liddle: „Comments on reactions of oxide derivatives of uranium with hexachloropropene to give UCl4“, in: New Journal of Chemistry, 2015, 39, S. 7559–7562 (doi:10.1039/C5NJ00476D).
UO3 + 3 C3Cl6 -> UCl4 + 3 C3Cl4O + Cl2
oder die Reaktion von Urandioxid mit Kohlenstoff und Chlor, wobei die Reaktion ein extrem reines Uran(IV)-chlorid liefert. UO2 + C + 2 Cl2 -> UCl4 + CO2
Des Weiteren gelingt die Darstellung aus UO2 und AlCl3 mittels chemischer Transportreaktion bei 350 °CS. S. Rudel, F. Kraus: „Facile syntheses of pure uranium halides: UCl4, UBr4 and UI4“, in: Dalton Transactions, 2017, 46, S. 5835–5842 (doi:10.1039/C7DT00726D).
3 UO2 + 4 AlCl3 -> 3 UCl4 + 2 Al2O3
Uranmetall wurde erstmals 1841 von Eugène-Melchior Péligot durch Reduktion von Uran(IV)-chlorid mit Kalium isoliert.
Eigenschaften
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. Die Verbindung besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der mit den Gitterparametern a = 829,6 pm und c = 748,7 pm.
Verwendung 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. Uran(IV)-chlorid ist des Weiteren eine wichtige Ausgangssubstanz für präparative Chemie mit vierwertigen Uran-Verbindungen.D. Grödler, A. Haseloer, C. Tobeck, Y. Bulut, J. M. Neudörfl, S. Mathur, U. Ruschewitz, A. Klein, M. S. Wickleder, M. Zegke: „Thiosemicarbazone Complexes of Uranium(IV)“, in: European Journal of Inorganic Chemistry, 2021, 12, S. 1137–1139 (doi:10.1002/ejic.202001118). S. S. Rudel, C. Pietzonka, M. Hoelzelc, F. Kraus: „[UCl4(HCN)4] – a hydrogen cyanide complex of uranium tetrachloride“, in: Chemical Communications, 2018, 54, S. 1241–1244 (doi:10.1039/C7CC09401A).
Einzelnachweise
Literatur 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 (). 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). J. C. Taylor, P. W. Wilson: „A Neutron-Diffraction Study of Anhydrous Uranium Tetrachloride“, in: Acta Cryst., 1973, B29, S. 1942–1944 (doi:10.1107/S0567740873005790).
Kategorie:Uranverbindung Kategorie:Chlorid