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 
|
| ChemSpider | 15385433 |
| SMILES |
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| InChI |
|
| InChIKey | KUMAXXHQRVBPEC-UHFFFAOYAW |
| 性质 | |
| 化学式 | U(BH4)4 |
| 摩尔质量 | 297.4 g·mol⁻¹ |
| 溶解性（水） | 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)微溶于正庚烷和高纯苯。[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+
| 温度/℃ | 蒸汽压/mmHg |
|---|---|
| 34.2 | 0.30 |
| 40.2 | 0.56 |
| 48.25 | 1.23 |
| 54.3 | 2.15 |
| 61.3 | 4.00 |
化学性质
硼氢化铀(IV)和水、醇反应生成氢气。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]
- U(BH4)4 + 4 (CH3)2C=C(CH3)2 → U(H3BC(CH3)2C(CH3)2H)4
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[7]，238U(BF4)4会挥发，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[8]：
- 2 U(BH4)4 → 2 U(BH4)3 + B2H6 + H2
参考资料
- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 《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
- ^ 2.0 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 《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
- ^ 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
- ^ 《无机化学丛书》.张青莲 主编.第一卷.P243.5.2 金属硼氢化物MBH4