Uran(IV)-chlorid

Kristallstruktur
__ U4+     __ Cl−
Kristallsystem	tetragonal
Raumgruppe	I41/amd (Nr. 141)Vorlage:Raumgruppe/141
Gitterparameter	a = 829,6 pm c = 748,7 pm
Allgemeines
Name	Uran(IV)-chlorid
Andere Namen	Urantetrachlorid
Verhältnisformel	UCl4
Kurzbeschreibung	grüne oktaedrische Kristalle
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 10026-10-5 ECHA-InfoCard 100.030.040 PubChem 66210 Wikidata Q413036
Eigenschaften
Molare Masse	379,84 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	4,72 g·cm−3
Schmelzpunkt	590 °C
Siedepunkt	791 °C
Löslichkeit	löslich in Wasser, Methanol, Ethanol, Aceton, Pyridin, Essigester unlöslich in Phosphortrichlorid, Thionylchlorid, Phosphoroxychlorid und flüssigem Chlor
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert Gefahr H- und P-Sätze H: 330​‐​300​‐​373​‐​411 P: ?
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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.

$\mathrm {UO_{2}\ +\ CCl_{4}\ \longrightarrow \ UCl_{4}\ +\ CO_{2}}$

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

$\mathrm {UO_{2}+2\ SOCl_{2}\longrightarrow UCl_{4}+2\ SO_{2}}$

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

$\mathrm {2\ UCl_{3}+Cl_{2}\longrightarrow 2\ UCl_{4}}$

oder die Reaktion von Urantrioxid mit Hexachlorpropen,

$\mathrm {UO_{3}+3\ C_{3}Cl_{6}\longrightarrow UCl_{4}+3\ C_{3}Cl_{4}O+Cl_{2}}$

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

$\mathrm {UO_{2}+C+2\ Cl_{2}\longrightarrow UCl_{4}+CO_{2}}$

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

Eigenschaften

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. Die Verbindung besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I4₁/amd (Raumgruppen-Nr. 141)Vorlage:Raumgruppe/141 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.

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 (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).
• 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).