Uranyum tetraklorür

Uranyum tetraklorür, UCl₄ formülüne sahip bir uranyum ve klor tuzudur. Higroskopik zeytin yeşili bir katıdır. Uranyum zenginleştirmesinin elektromanyetik izotop ayırma (EMIS) işleminde kullanıldı. Organouranyum kimyasının ana başlangıç malzemelerinden biridir.

Sentezi ve yapısı

Tek uranyum tetraklorür kristalleri (görüş alanı yaklaşık 7 mm)

Uranyum tetraklorür, genel olarak uranyum trioksit (UO₃) ve hekzakloropropenin reaksiyonuyla sentezlenir. Çözücü-UCl₄ katılımları, uranyum tetraiyodürün organik çözücüler içinde hidrojen klorür ile reaksiyonuyla oluşturulabilir.

Uranyum tetraklorür ayrıca hafif asidik bir UCl₄ çözeltisinin buharlaştırılmasıyla üretilebilen nonahidratı da oluşturur.^[1]

X-ışını kristalografisine göre uranyum merkezleri sekiz koordinatlıdır ve dördü 264 pm'de ve diğer dördü 287 pm'de olmak üzere sekiz klor atomu ile çevrelenmiştir.^[2]

Kimyasal özellikler

Protik çözücülerde çözünme daha karmaşıktır. UCl₄ suya eklendiğinde uranyum suyu iyonu oluşur.

UCl₄ +

x

H₂O → [U(H₂O)_$x$]⁴⁺ + 4Cl⁻

Su iyonu [U(H₂O)_$x$]⁴⁺, (x is 8 ya da 9^[3]) güçlü bir şekilde hidrolize edilir.

[U(H₂O)_$x$]⁴⁺

[U(H₂O)_{$x -1$}(OH)]³⁺ + H⁺

Alkollerde kısmî solvoliz meydana gelebilir.

UCl₄ +

x

ROH

UCl_{$4- x$}(OR)_$x$ +

x

HCl

Uygulamaları

Uranyum tetraklorür ticari olarak karbon tetraklorürün saf uranyum dioksit ile 370°C'de reaksiyonuyla üretilir. Uranyum zenginleştirmesinin elektromanyetik izotop ayırma (EMIS) sürecinde besleme olarak kullanılmıştır. 1944'ten itibaren Oak Ridge Y-12 Fabrikası, Ernest O. Lawrence'ın Alpha Calutron'ları için uranyum trioksiti uranyum tetraklorüre dönüştürdü. En büyük faydası, kalutronlarda kullanılan uranyum tetraklorürün diğer zenginleştirme teknolojilerinin çoğunda kullanılan uranyum hekzaflorür kadar aşındırıcı olmamasıdır. Bu işlem 1950'lerde terk edilmiştir. Ancak 1980'lerde Irak, nükleer silah programının bir parçası olarak bu seçeneği yeniden canlandırdı. Zenginleştirme sürecinde uranyum tetraklorür, uranyum plazmasına iyonize edilir.

Uranyum iyonları daha sonra hızlandırılır ve güçlü bir manyetik alandan geçirilir. Bir dairenin yarısı boyunca ilerledikten sonra kiriş, dış duvara daha yakın olan ve tükenen bir bölgeye ve iç duvara daha yakın olan ²³⁵ U açısından zengin bir bölgeye bölünür. Güçlü manyetik alanların korunması için gerekli olan büyük miktarlardaki enerjinin yanı sıra, uranyum besleme malzemesinin düşük geri kazanım oranları ve tesisin daha yavaş ve elverişsiz işleyişi, bunu büyük ölçekli zenginleştirme tesisleri için uygunsuz bir seçim hâline getirmektedir.

Erimiş tuz reaktörlerinde erimiş uranyum klorür-alkali klorür karışımlarının reaktör yakıtı olarak kullanılması konusunda çalışmalar yapılmaktadır. Lityum klorür - potasyum klorür içinde çözünmüş uranyum tetraklorür eriyikleri, pirokimyasal nükleer yeniden işleme yoluyla ışınlanmış nükleer yakıtlardan aktinitleri geri kazanmanın bir yolu olarak da araştırılmıştır.^[4]

Güvenlik

Tüm suda çözünür uranyum tuzları gibi, uranyum tetraklorür de nefrotoksiktir (böbrekler için zehirli) ve yutulması halinde ciddi böbrek hasarına ve akut böbrek yetmezliğine neden olabilir.

Kaynakça

^ Thomas Kasperowicz; Niko T. Flosbach; Dennis Grödler; Hannah Kasperowicz; Jörg-M. Neudörfl; Tobias Rennebaum; Mathias S. Wickleder; Markus Zegke (2022). "Solvated Actinoids: Methanol, Ethanol, and Water Adducts of Thorium and Uranium Tetrachloride". European Journal of Inorganic Chemistry (İngilizce). 2022 (31). doi:10.1002/ejic.202200227. Tarih değerini gözden geçirin: |erişimtarihi= (yardım);
^ Taylor, J.C.; Wilson, P.W. (1973). "A neutron-diffraction study of anhydrous uranium tetrachloride". Acta Crystallogr. B. 29 (9): 1942–1944. doi:10.1107/S0567740873005790. Tarih değerini gözden geçirin: |erişimtarihi= (yardım);
^ David, F. (1986). "Thermodynamic properties of lanthanide and actinide ions in aqueous solution". Journal of the Less Common Metals. 121: 27–42. doi:10.1016/0022-5088(86)90511-4.
^ Olander, D. R. and Camahort, J. L. (1966), Reaction of chlorine and uranium tetrachloride in the fused lithium chloride-potassium chloride eutectic. AIChE Journal, 12: 693–699. DOI:10.1002/aic.690120414

[1] Thomas Kasperowicz; Niko T. Flosbach; Dennis Grödler; Hannah Kasperowicz; Jörg-M. Neudörfl; Tobias Rennebaum; Mathias S. Wickleder; Markus Zegke (2022). "Solvated Actinoids: Methanol, Ethanol, and Water Adducts of Thorium and Uranium Tetrachloride". European Journal of Inorganic Chemistry (İngilizce). 2022 (31). doi:10.1002/ejic.202200227. Tarih değerini gözden geçirin: |erişimtarihi= (yardım);

[2] Taylor, J.C.; Wilson, P.W. (1973). "A neutron-diffraction study of anhydrous uranium tetrachloride". Acta Crystallogr. B. 29 (9): 1942–1944. doi:10.1107/S0567740873005790. Tarih değerini gözden geçirin: |erişimtarihi= (yardım);

[3] David, F. (1986). "Thermodynamic properties of lanthanide and actinide ions in aqueous solution". Journal of the Less Common Metals. 121: 27–42. doi:10.1016/0022-5088(86)90511-4.

[4] Olander, D. R. and Camahort, J. L. (1966), Reaction of chlorine and uranium tetrachloride in the fused lithium chloride-potassium chloride eutectic. AIChE Journal, 12: 693–699. DOI:10.1002/aic.690120414

[1]

[2]

[3]

[4]