硼氢化铀

硼氢化铀(IV)是一种无机化合物,化学式为U(BH4)4,是一种绿色易挥发的固体,有放射性。

硼氢化铀(IV)
别名 硼氢化铀
识别
CAS号 12523-77-2  checkY
ChemSpider 15385433
SMILES
 
  • [BH4-].[BH4-].[BH4-].[BH4-].[U+4]
InChI
 
  • 1/2BH5.U/h2*1H5;/q2*-1;+2
InChIKey KUMAXXHQRVBPEC-UHFFFAOYAW
性质
化学式 U(BH4)4
297.4 g·mol¹
溶解性 反应
溶解性(正庚烷) 微溶
若非注明,所有数据均出自标准状态(25 ℃,100 kPa)下。

制备

1952年,Hermann I. Schlesinger等人采用铀的四卤化物(UCl4、UF4)和碱金属硼氢化物为原料(如LiBH4)为原料,在无水的液体介质中反应,生成硼氢化铀(IV)[1]

UCl4 + 4 LiBH4 → U(BH4)4 + 4 LiCl

Hermann I. Schlesinger等人还用硼氢化铝和铀的四卤化物反应制备U(BH4)4[2]

UF4 + 2 Al(BH4)3 → U(BH4)4 + 2 Al(BH4)F2

但硼氢化铝法存在严重的不足,当硼氢化铝遇到微量潮湿的空气时,便会自发性产生猛烈的爆炸[3]
在Hermann I. Schlesinger之后,В. В. Волков等人用固相的合成方法将四氯化铀在磨球机中粉碎,得到硼氢化铀(IV)[2][4],化学反应方程式如下:

UCl4 + 4 LiBH4 → U(BH4)4 + 4 LiCl

物理性质

硼氢化铀(IV)为绿色、易挥发的固体(尤其超过30℃时显著挥发[5]),固态时为聚合物[1]硼氢化铀(IV)微溶于正庚烷高纯苯[1]硼氢化铀(IV)有两种晶型。第一种为黄绿色的,第二种为翠绿色的。第二种晶型为正交晶系。溶液中的U(BH4)4会发生离解[1]

3 U(BH4)4 → U(BH4)62- + 2 U(BH4)3+
硼氢化铀在不同温度下的蒸汽压[1]
温度/℃蒸汽压/mmHg
34.20.30
40.20.56
48.251.23
54.32.15
61.34.00

化学性质

硼氢化铀(IV)和反应生成氢气。与乙醚反应形成包含硼氢化铀分子的乙醚络合物,该化合物在-80比较稳定。[1]硼氢化铀(IV)是活泼的,在空气中缓慢发生反应生成黄色或白色的不挥发性物质。
硼氢化铀(IV)在100℃分解,生成一种不挥发的物质,可自燃,可能是硼氢化铀(III),并在150℃进一步分解,产生UB4和氢气。[5]

应用

硼氢化铀(IV)可以用于铀的同位素的分离。

硼氢化铀在频率I的光的照射下,含235U的化合物会被激发,而含238的不会被激发。同时,用频率II的光照射它们,含有235U的会发生化学分解,而含有238U的不会分解。然后再加热它们,使未分解的升华[6]238U(BF4)4挥发,而235U(BF4)4在同样的温度下不会挥发。由上述方法可以实现铀的同位素的分离。[1]

硼氢化铀(III)

硼氢化铀(III)是一种无机化合物,化学式为U(BH4)3,在溶液中会发生离解[1]

3 U(BH4)3 → U(BH4)52- + 2 U(BH4)2+

硼氢化铀(III)可以在100℃下热分解硼氢化铀(IV)得到[7]

2 U(BH4)4 → 2 U(BH4)3 + B2H6 + H2

参考资料

  1. 《硼氢化合物》.郑学家 主编.化学工业出版社. ISBN 978-7-122-11506-5.第五章 其他硼氢化物
  2. Ephritikhine, M. . Chemical Reviews. 1997, 97 (6): 2193–2242. PMID 11848899. doi:10.1021/cr960366n.
  3. Ibid., 75, 209(1953)
  4. В. В. Волков И.Т.Д., Ра∂цохцмця, 18, 512(1976)
  5. 《无机化学丛书》.张青莲 主编.第一卷.P259.5.2.3 硼氢化铀和硼氢化钍
  6. 《硼氢化铀的一种简易制备方法》.作者 严家氵甡 严亦君.中国科学院上海有机化学研究所
  7. 《无机化学丛书》.张青莲 主编.第一卷.P243.5.2 金属硼氢化物MBH4
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