Способы получения

Свойства

Тетрахлорид урана

Тетрахлорид урана представляет собой темно-зелёное кристаллическое вещество растворимое в воде, структура – гранецентрированная тетрагональная. Плотность r (теор.) = 4,87 г/см³, r (практ.) = 4,73÷4,90 г/см³. Температуры фазовых переходов: t (плавл.) = 590 ± 1 ^оС, t (кипения) = 792 ± 2 ^оС.

UCl₄ гигроскопичен, образует UCl₄·2H₂O. Вещество склонно к гидролизу:

UCl₄·2H₂O + H₂O → UOCl₂·2H₂O + 2 HCl

UOCl₂·2H₂O + H₂O → U(OH)₄ ↓ + 2 HCl

В итоге:

UCl₄ + 4 H₂O → U(OH)₄ ↓ + 2 HCl t < 110 ^oC

UCl₄ + 2 H₂O → UO₂ + 4 HCl t > 110 ^oC

В растворе также возможно образование гидроксокатионов:

U⁴⁺ + 2 H₂O → UOH³⁺ + H⁺

Тетрахлорид урана может быть окислен до оксихлорида или высших хлоридов и даже до оксида:

UCl₄ + ½ O₂ → U^IVOCl₂ + Cl₂

UCl₄ + ½ O₂ → U^VOCl₃ + ½ Cl₂

UCl₄ + O₂ → U^VIO₂Cl₂ + Cl₂

3 UO₂Cl₂ + O₂ → U₃O₈ + 3 Cl₂

Способ 1.Хлорирование оксидов урана хлором в присутствии углерода, например:

U₃O₈ + 2 С → 3 UO₂ + 2 CO t = 900 ^oC

UO₂ + C + 2 Cl₂ → UCl₄ + CO₂ t = 800 ^oC

Очень важная стадия, определяющая приемлемость процесса, – это конденсация хлорида. Один из вариантов – получение систем на расходуемой насадке LiCl, NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂. Образование низкоплавких эвтектик способствует более полному улавливанию продукта и облегчает его отделение.

Диаграмма состояния системы KCl-UCl4.	Диаграмма состояния системы СаCl2-UCl4.

Способ 2.Хлорирование оксидов урана четырёххлористым углеродом:

UO₂ + CCl₄ → UCl₄ + CO₂ t > 450 ^oC

Недостатком метода является возможность образования фосгена (COCl₂):

UO₂ + 2 CCl₄ → UCl₄ + 2 COCl₂

COCl₂ → CO + Cl₂

2 CO ↔ CO₂ + C

Сажистый углерод может загрязнить UCl₄, придётся его направлять на очистку перегонкой. Для того, чтобы этого избежать необходимо регулировать подачу паров CCl₄. Скорость подачи должна соответствовать кинетике первой реакции.

Способ 3. Хлорирование UO₃ в жидком гексахлоропропилене (t_пл.= -70 ^оС, t_кип.= 210 ^оС):

UO₃ + CCl₃–CCl=CCl₂ → UCl₄

Процесс идёт при 180-190 ^оС, т.е. ниже температуры кипения гексахлоропропилена. Полученный UCl₄ отделяют и промывают безводным CCl₄. Продукт сушат при пониженном давлении при t=300-350 ^oC. Чистота [Cl]/[U]=3,96.

Основные области использования тетрахлорида урана:

· электромагнитное разделение изотопов урана (в настоящее время устаревшее);

· получение обогащённого металлического урана.