Гідрид урану

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Гідрид урану
Інші назви Ура́ну (III) гідри́д[1]

Тригідрид урану[2][3]
Hypouranous hydride

Ідентифікатори
Номер CAS 13598-56-6
SMILES
Властивості
Молярна маса 241.05273 g mol−1
Молекулярна маса 241.074257679 g mol−1
Густина 10.95 g cm−3
Розчинність (вода) Реагує з водою
Структура
Кристалічна структура Кубічна, Символ Пірсона cP32
Небезпеки
MSDS ibilabs.com
Температура спалаху Пірофорний
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

Ура́ну (III) гідри́д, також тригідрид уранускладна неорганічна сполука з хімічною формулою UН3.

Молярна маса — 241.05273 г/моль; густина — 10.95 г/см3; чорний порошок; існує у двох модифікаціях, з температурою перетворення α-UH3 на β-UH3 при 110—140 °C; ґратка — кубічна об'ємно-центрована з періодом a = 6.645 Å для β-UH3 і a = 4.160 Å для α-UH3; ентальпія утворення — ΔH0238 = -129.1 кДж/моль; сильний пірофор; реагує з водою та неорганічними кислотами, взаємодіє з органічними речовинами як сильний відновник.

Метод отримання[ред.ред. код]

Гідрид урану синтезують прямою взаємодією компактного урану з газоподібним воднем в уставі Сивертса за тиску водню 1 атм:

2U + 3H_2 \leftrightarrow 2UH_3

Так само для дейтерію й тритію:

2U + 3D_2 \leftrightarrow 2UD_3
2U + 3T_2 \leftrightarrow 2UT_3

Для цього використовують ретельно очищені від поверхневих оксидів шматочки урану розміром 3—5 см3. Реакція протікає кількісно до UH3 вище 200 °C (до 250 °C). За цих температур швидкість реакції пропорційна тиску та підпорядковується лінійному закону. За температури понад 250 °C швидкість реакції підлягає параболічному закону та контролюється дифузією (за вищих температур починає переважати зворотний процес).

Процес гідрування проводять найчастіше за температури 350 °C впродовж 2 год. Отриманий гідрид (β-UH3) охолоджують до кімнатної температури в уставі, відтак виймають. Зберігають гідрид урану в атмосфері інертного газу через його пірофорність.

Властивості[ред.ред. код]

Кристалічна структура UH3 відрізняється від кристалічних форм металевого урану. За даними рентгеноструктурного аналізу, в гідриді урану практично відсутні металічні зв'язки. Проте UH3 має явно металічні властивості: високу електропровідність (питомий опір 0.47 Ом·см), металічний блиск.

За даними роботи Тржебятовського й інших, гідрид урану нижче 173 К має феромагнетні властивості.[4]

Якщо гідрид урану нагрівати, виділяється водень: для кожної температури є свій рівноважний тиск дисоціації. Для повного розкладання гідриду необхідна температура вища за 436 °C. Після термічної дисоціації гідриду урану утворюється тонкодисперсний пірофорні порошок металевого урану. Таким шляхом за необхідності можна переробити компактний уран у тонкодисперсний порошок з великою реакційною здатністю.

Гідрид урану може перебувати в завислому стані в ртуті, в інших металах і стопах.[5]

Гідрид урану взаємодіє з водою та кислотами, виділяючи водень. Спалахує під час окислення концентрованою нітратною кислотою і пергідролем (30% розчином Гідроґену пероксиду). Розчинний у хлоратній, нітратній, гарячій концентрованій сульфатній і перхлоратній кислотах.[6]

Луги з гідридом урану не реагують.

Енергійно взаємодіє UH3 з органічними галогенідами, віднімаючи галоїд; разом утворюється і вільний Карбон. Аміак розкладає UH3 за температури 250 °C з утворенням нітриду.

Практичне застосування[ред.ред. код]

Гідрид урану використовують для синтезу різних сполуки урану (галогеніди) й перш за все для приготування з нього чистого, дисперсного металевого урану. Оскільки інтерметалічні сполуки урану не реагують з воднем, то металевий уран можна відокремити від сторонніх домішок гідруванням і просіюванням. Зокрема, цей метод може бути застосований до уран-алюмінієвих стопів.[7]

Дуже чистий, сухий гідроґен, дейтерій і тритій можна отримати термічним розкладанням гідриду урану. Тоді як сам гідрид (дейтерид, тритид) може бути приготований з використанням водню, не ретельно очищеного. Це надійний засіб розділення ізотопів Гідроґену.

Примітки[ред.ред. код]

  1. Carl L. Yaws (2008). Thermophysical properties of chemicals and hydrocarbons. William Andrew. с. 307–. ISBN 978-0-8155-1596-8. Процитовано 11 October 2011. 
  2. Egon Wiberg; Nils Wiberg; Arnold Frederick Holleman (2001). Inorganic chemistry. Academic Press. с. 239–. ISBN 978-0-12-352651-9. Процитовано 11 October 2011. 
  3. Gerd Meyer; Lester R. Morss (1991). Synthesis of lanthanide and actinide compounds. Springer. с. 44–. ISBN 978-0-7923-1018-1. Процитовано 11 October 2011. 
  4. В.И. Михеева. Гидриды переходных металлов. — М.: Изд-во АН СССР, 1960.
  5. О.А. Сонгина. Редкие металлы / Изд. 3-е, перереб. и доп. — М.: Изд-во «Металлургия», 1964.
  6. Радиохимия и химия ядерных процессов / Под ред. А.Н. Мурина, В.Д. Нефедова, В.П. Шведова. — Л.: ГОСХИМИЗДАТ, 1960.
  7. Современная радиохимия. Вдовенко В.М. — М.: Атомиздат, 1969, 544 с.

Джерела[ред.ред. код]

  • Химия и технология урана: Учебное пособие для вузов / Тураев Н.С., Жерин И.И. — М.: ЦНИИАТОМИНФОРМ, 2005, 407 с.; ил.
  • Препаративная химия гидридов: Справочник / Антонова М М., Морозова Р. А. — К.: «Наук. думка», 1976, 99 с.