Uran(IV)-chlorid

Vorlage:Infobox Chemikalie

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.

<chem>UO2 + CCl4 -> UCl4 + CO2</chem>

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Urandioxid mit Thionylchlorid, wobei das entstandene Uran(IV)-chlorid immer etwas schwefelhaltig ist,<ref name="brauer">Vorlage:BibISBN</ref>

<chem>UO2 + 2 SOCl2 -> UCl4 + 2 SO2</chem>

oder die Reaktion von Uran(III)-chlorid mit Chlor,<ref name="brauer" />

<chem>2 UCl3 + Cl2 -> 2 UCl4</chem>

oder die Reaktion von Urantrioxid mit Hexachlorpropen,<ref name="brauer" /><ref name="Patel"> 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).</ref>

<chem>UO3 + 3 C3Cl6 -> UCl4 + 3 C3Cl4O + Cl2</chem>

oder die Reaktion von Urandioxid mit Kohlenstoff und Chlor, wobei die Reaktion ein extrem reines Uran(IV)-chlorid liefert.<ref name="brauer" />

<chem>UO2 + C + 2 Cl2 -> UCl4 + CO2</chem>

Des Weiteren gelingt die Darstellung aus UO₂ und AlCl₃ mittels chemischer Transportreaktion bei 350 °C<ref name="Rudel">S. 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).</ref>

<chem>3 UO2 + 4 AlCl3 -> 3 UCl4 + 2 Al2O3</chem>

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

Eigenschaften

• Einkristalle von Urantetrachlorid (Bildbreite ca. 7 mm)<ref name="Rudel" />
  Einkristalle von Urantetrachlorid (Bildbreite ca. 7 mm)<ref name="Rudel" />
• 5 g Urantetrachlorid
  5 g Urantetrachlorid
• Urantetrachlorid-Pulver
  Urantetrachlorid-Pulver

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.<ref name="brauer" /> Die Verbindung besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe mit den Gitterparametern a = 829,6 pm und c = 748,7 pm.<ref name="Mooney" />

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.<ref name="Grödler">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).</ref><ref name="RudelKraus"> 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).</ref>

Einzelnachweise

<references />

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 (Vorlage:DOI).
• 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).