El hexacloruro de uranio (UCl 6 ) es un compuesto químico inorgánico de uranio en estado de oxidación +6 . [1] [2] El UCl 6 es un haluro metálico compuesto de uranio y cloro . Es un cristalino verde oscuro multi-luminiscente sólido con una presión de vapor entre 1-3 mm de Hg a 373,15 K. [3] UCl 6 es estable en un vacío , el aire seco, nitrógeno y helio a temperatura ambiente . Es soluble en tetracloruro de carbono (CCl 4). En comparación con los otros haluros de uranio, se sabe poco sobre el UCl 6 .
Nombres | |
---|---|
Nombre IUPAC Cloruro de uranio (VI) | |
Otros nombres Hexacloruro de uranio Cloruro peruránico | |
Identificadores | |
| |
Modelo 3D ( JSmol ) | |
ChemSpider | |
PubChem CID | |
| |
| |
Propiedades | |
UCl 6 | |
Masa molar | 450,745 g / mol |
Apariencia | sólido cristalino verde oscuro |
Densidad | 3600 kg / m 3 |
Punto de fusion | 177 ° C (351 ° F; 450 K) |
Punto de ebullición | 75 ° C (167 ° F; 348 K) |
Salvo que se indique lo contrario, los datos se proporcionan para materiales en su estado estándar (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa). | |
Referencias de Infobox | |
Estructura y vinculación
El hexacloruro de uranio tiene una geometría octaédrica , con un grupo de puntos O h . Su red (dimensiones: 10,95 ± 0,02 Å x 6,03 ± 0,01 Å) es de forma hexagonal con tres moléculas por celda; el enlace U-Cl teórico promedio es de 2.472 Å de longitud (la longitud de U-Cl experimental encontrada por difracción de rayos X es de 2.42 Å), [4] y la distancia entre dos átomos de cloro adyacentes es de 3.65 Å.
Propiedades químicas
El hexacloruro de uranio es un compuesto altamente higroscópico y se descompone fácilmente cuando se expone a condiciones atmosféricas ordinarias. [5] por lo tanto, debe manipularse en un aparato de vacío o en una caja seca.
Descomposición térmica
El UCl 6 es estable hasta temperaturas entre 120 ° C y 150 ° C. La descomposición del UCl 6 da como resultado una transición de fase sólida de una forma cristalina de UCl 6 a otra forma más estable. [6] Sin embargo, la descomposición del UCl 6 gaseoso produce UCl 5 . La energía de activación para esta reacción es de aproximadamente 40 kcal por mol .
- 2 UCl 6 (g) → 2 UCl 5 (s) + Cl 2 (g)
Solubilidad
El UCl 6 no es un compuesto muy soluble . Se disuelve en CCl 4 para dar una solución marrón. Es ligeramente soluble en bromuro de isobutilo y en fluorocarbono (C 7 F 16 ). [7]
Disolventes | Temperatura (° C) | Gramos de UCl 6 / 100g de solución |
---|---|---|
CCl 4 | −18 | 2,64 |
CCl 4 | 0 | 4.9 |
CCl 4 | 20 | 7.8 |
6,6% Cl 2 : 93,4% CCl 4 | −20 | 2.4 |
12,5% Cl 2 : 87,5% CCl 4 | −20 | 2.23 |
12,5% Cl 2 : 87,5% CCl 4 | 0 | 3,98 |
Cl 2 líquido | −33 | 2,20 |
CH 3 Cl | −24 | 1,16 |
Benceno | 80 | Insoluble |
Freón 113 | 45 | 1,83 |
Reacción con fluoruro de hidrógeno
Cuando el UCl 6 reacciona con fluoruro de hidrógeno (HF) líquido anhidro purificado a temperatura ambiente produce UF 5 . [8]
- 2 UCl 6 + 10 HF → 2 UF 5 + 10 HCl + Cl 2
Síntesis
El hexacloruro de uranio se puede sintetizar a partir de la reacción del trióxido de uranio (UO 3 ) con una mezcla de CCl 4 líquido y cloro caliente (Cl 2 ). El rendimiento puede aumentarse si la reacción se lleva a cabo en presencia de UCl 5 . [9] El UO 3 se convierte en UCl 5 , que a su vez reacciona con el exceso de Cl 2 para formar UCl 6 . Requiere una cantidad sustancial de calor para que tenga lugar la reacción ; el rango de temperatura es de 65 ° C a 170 ° C dependiendo de la cantidad de reactivo (temperatura ideal 100 ° C - 125 ° C). La reacción se lleva a cabo en un recipiente cerrado hermético a los gases (por ejemplo, una caja de guantes ) que puede soportar la presión que se acumula.
Paso 1: 2 UO 3 + 5 Cl 2 → 2 UCl 5 + 3 O 2
Paso 2: 2 UCl 5 + Cl 2 → 2 UCl 6
Reacción general: 2 UO 3 + 6 Cl 2 → 2 UCl 6 + 3 O 2
Este hexahaluro metálico también se puede sintetizar soplando gas Cl 2 sobre UCl 4 sublimado a 350 ° C. [10]
Paso 1: 2 UCl 4 + Cl 2 → 2 UCl 5
Paso 2: 2 UCl 5 + Cl 2 → 2 UCl 6
Reacción general: UCl 4 + Cl 2 → UCl 6
Referencias
- ^ Zachariasen, WH (1948). "Estudios químicos de cristal de la serie 5f de elementos. V. La estructura cristalina del hexacloruro de uranio". Acta Crystallographica . 1 (6): 285-287. doi : 10.1107 / S0365110X48000788 .
- ^ Taylor, JC; Wilson, PW (1974). "Estudios de difracción de polvo de rayos X y neutrones de la estructura del hexacloruro de uranio". Acta Crystallographica Sección B . 30 (6): 1481. doi : 10.1107 / S0567740874005115 .
- ^ Van Dyke, RE; Evers, EC (1955). "Preparación de hexacloruro de uranio". Patentes de Google : 2.
- ^ Batista, ER; Martin, RL; Hay, PJ (2004). "Investigaciones funcionales de densidad de las propiedades y termodinámica de UF n y UCl n (n = 1, ..., 6)" . J. Chem. Phys . 121 (22): 11104-11. doi : 10.1063 / 1.1811607 . PMID 15634063 .
- ^ Lipkin, D .; Wessman, S. (1955). "Proceso y aparato para proteger el hexacloruro de uranio del deterioro y la contaminación". Patentes de Google : 2.
- ^ Katz, JJ; Rabinowitch, E. (1951). La química del uranio . Ann Arbor: Compañía de libros de McGraw-Hill.
- ^ Katz, JJ; Rabinowitch, E. (1951). La química del uranio . Ann Arbor: Compañía de libros de McGraw-Hill.
- ^ Katz, JJ; Rabinowitch, E. (1951). La química del uranio . Ann Arbor: Compañía de libros de McGraw-Hill.
- ^ Van Dyke, RE; Evers, EC (1955). "Preparación de hexacloruro de uranio". Patentes de Google : 2.
- ^ Thornton, G .; Edelstein, N .; Rösch, N .; Woodwark, DR; Edgell, RG (1979). "La estructura electrónica de UCl 6 : espectros de fotoelectrones y cálculos de onda X α dispersa ". J. Chem. Phys . 70 (11): 6. Código Bibliográfico : 1979JChPh..70.5218T . doi : 10.1063 / 1.437313 .