氢化铀
又称三氢化铀,分子式UH3,铀在氢气中加热可制得氢化铀,,铀与沸水或蒸汽反应也生成氢化铀。立方晶系的棕灰色到棕黑色脆性晶体,从氢化铀出发可以很方便制得碳化铀,氮化铀,卤化铀。
基本信息
- 中文名
氢化铀
- 外文名
uranium hydride
- 分子式
UH3
- 性质
反应性很强
- CAS
13598-56-6
- 密度
10.95g/cm3
- 分子量
241.05273
基本内容
氢化铀是一种毒性很强,棕灰色到棕黑色引火粉或脆性固体。 其在20℃的密度为10.95g/cm3,远低于铀(19.1g/cm3)。
结构
立方晶系,cP32,空间群
, β型氢化铀晶格常数a=664.3pm.1
氢化铀存在两种晶体变体,均为立方晶系:在低温下获得的α型和当形成温度高于250℃时生长的β型。2低温反应时生成α-UH3的亚稳相,其组成为UH3.00,黑色立方晶系晶体,a=416.0pm。在氢气中直到100℃还很稳定,但在250℃时,2~3h内就会转变为β-UH3。3
β-UH3为带有黑或棕色的深灰色结晶,属立方晶系,计算密度为10.92g/cm,用氦置换法测得其密度为10.95g/cm。具有UH3-x的非整比组成,如,450℃时,H/U=2.976~3.000,650℃时,H/U=2.837~2.929,700℃、5.07×104
氢化铀不是一个填隙化合物,氢化后金属晶格扩大,在晶格中每个铀原子附近有6个铀原子和12个氢原子,氢占据较大的四面体缝隙。5氢在氢化铀中的密度大致与液态水或者液氢中相同。6氢化铀中存在U-H-U氢桥。
性质
氢化铀具有金属导电性,微溶于盐酸和在硝酸中分解 。
氢化铀反应性很强。细粒UH3在空气中或氧中于-76℃可自燃;它与水发生剧烈反应,其程度取决于反应物的相对量和接触速度;与卤代有机溶剂的反应是危险的,非卤代有机溶剂不能溶解氢化铀或不发生反应;与热浓硫酸反应较快。与强氧化剂接触会导致火灾和爆炸。接触卤化碳会剧烈反应。
氢化铀离子可能会与某些干扰质谱测量,表现为以大众239的峰值,从而为钚-239信号的假性增高。7
制备
2U+3H2=2UH3
铀暴露在氢气中会导致氢脆,氢气通过金属网格扩散形成氢化铀,氢化铀与铀之间存在明显的边界。通过真空中加热退火可以除去氢并恢复延展性。8
铀在氢气中加热到250℃到300℃可制得氢化铀,该反应非常迅速,进一步加热到500℃可以除去氢。该性质使得从氢化铀出发可以很方便制得碳化铀,氮化铀,卤化铀。2
用金属铀切片与氢气反应制备UH3。除去金属铀表面的氧化物,迅速将盛有试样的石英舟放入反应管中部(氢化物表观密度为3.4g/cm,若在反复合成及分解中呈粉末状时密度降为1.4g/cm以下,所以所用试样铀量应取决于石英舟的容量)。将系统抽真空至1×109
铀与沸水或蒸汽反应也生成氢化铀。
7U+6H2O=3UO2+4UH3