硼氫化鈾
硼氫化鈾(IV)是一種無機化合物，化學式為U(BH4)4，是一種綠色易揮發的固體，有放射性。
| 硼氫化鈾(IV) | |
|---|---|
| |
| 別名 | 硼氫化鈾 |
| 識別 | |
| CAS號 | 12523-77-2 
|
| ChemSpider | 15385433 |
| SMILES |
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| InChI |
|
| InChIKey | KUMAXXHQRVBPEC-UHFFFAOYAW |
| 性質 | |
| 化學式 | U(BH4)4 |
| 摩爾質量 | 297.4 g·mol⁻¹ |
| 溶解性（水） | 反應 |
| 溶解性（正庚烷） | 微溶 |
| 若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。 | |
製備
1952年，Hermann I. Schlesinger等人採用鈾的四鹵化物（UCl4、UF4）和鹼金屬硼氫化物為原料（如LiBH4）為原料，在無水的液體介質中反應，生成硼氫化鈾(IV)[1]：
- UCl4 + 4 LiBH4 → U(BH4)4 + 4 LiCl
Hermann I. Schlesinger等人還用硼氫化鋁和鈾的四鹵化物反應製備U(BH4)4[2]：
- UF4 + 2 Al(BH4)3 → U(BH4)4 + 2 Al(BH4)F2
但硼氫化鋁法存在嚴重的不足，當硼氫化鋁遇到微量潮濕的空氣時，便會自發性產生猛烈的爆炸。[3]
在Hermann I. Schlesinger之後，В. В. Волков等人用固相的合成方法將四氯化鈾在磨球機中粉碎，得到硼氫化鈾(IV)[2][4]，化學反應方程式如下：
- UCl4 + 4 LiBH4 → U(BH4)4 + 4 LiCl
物理性質
硼氫化鈾(IV)為綠色、易揮發的固體（尤其超過30℃時顯著揮發[5]），固態時為聚合物。[1]硼氫化鈾(IV)微溶於正庚烷和高純苯。[1]硼氫化鈾(IV)有兩種晶型。第一種為黃綠色的，第二種為翠綠色的。第二種晶型為正交晶系。溶液中的U(BH4)4會發生離解[1]：
- 3 U(BH4)4 → U(BH4)62- + 2 U(BH4)3+
| 溫度/℃ | 蒸汽壓/mmHg |
|---|---|
| 34.2 | 0.30 |
| 40.2 | 0.56 |
| 48.25 | 1.23 |
| 54.3 | 2.15 |
| 61.3 | 4.00 |
化學性質
硼氫化鈾(IV)和水、醇反應生成氫氣。與乙醚反應形成包含硼氫化鈾分子的乙醚絡合物，該化合物在-80℃比較穩定。[1]硼氫化鈾(IV)是活潑的，在空氣中緩慢發生反應生成黃色或白色的不揮發性物質。硼氫化鈾(IV)在100℃分解，生成一種不揮發的物質，可自燃，可能是硼氫化鈾(III)，並在150℃進一步分解，產生UB4和氫氣。[5]
- U(BH4)4 + 4 (CH3)2C=C(CH3)2 → U(H3BC(CH3)2C(CH3)2H)4
應用
硼氫化鈾(IV)可以用於鈾的同位素的分離。
硼氫化鈾在頻率I的光的照射下，含235U的化合物會被激發，而含238的不會被激發。同時，用頻率II的光照射它們，含有235U的會發生化學分解，而含有238U的不會分解。然後再加熱它們，使未分解的升華[7]，238U(BF4)4會揮發，而235U(BF4)4在同樣的溫度下不會揮發。由上述方法可以實現鈾的同位素的分離。[1]
硼氫化鈾(III)
硼氫化鈾(III)是一種無機化合物，化學式為U(BH4)3，在溶液中會發生離解[1]：
- 3 U(BH4)3 → U(BH4)52- + 2 U(BH4)2+
硼氫化鈾(III)可以在100℃下熱分解硼氫化鈾(IV)得到[8]：
- 2 U(BH4)4 → 2 U(BH4)3 + B2H6 + H2
參考資料
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 《硼氫化合物》.鄭學家 主編.化學工業出版社. ISBN 978-7-122-11506-5.第五章 其他硼氫化物
- ^ 2.0 2.1 Ephritikhine, M. Synthesis, Structure, and Reactions of Hydride, Borohydride, and Aluminohydride Compounds of the f-Elements. Chemical Reviews. 1997, 97 (6): 2193–2242. PMID 11848899. doi:10.1021/cr960366n.
- ^ Ibid., 75, 209(1953)
- ^ В. В. Волков И.Т.Д., Ра∂цохцмця, 18, 512(1976)
- ^ 5.0 5.1 《無機化學叢書》.張青蓮 主編.第一卷.P259.5.2.3 硼氫化鈾和硼氫化釷
- ^ Ephritikhine, Michel. Synthesis, Structure, and Reactions of Hydride, Borohydride, and Aluminohydride Compounds of the f-Elements. Chemical Reviews (American Chemical Society (ACS)). 1997-10-01, 97 (6): 2193–2242. ISSN 0009-2665. doi:10.1021/cr960366n.
- ^ 《硼氫化鈾的一種簡易製備方法》.作者 嚴家氵甡 嚴亦君.中國科學院上海有機化學研究所
- ^ 《無機化學叢書》.張青蓮 主編.第一卷.P243.5.2 金屬硼氫化物MBH4