Uraanihydridi

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Uraanihydridi
Tunnisteet
CAS-numero 13598-56-6
PubChem CID 23989
Ominaisuudet
Molekyylikaava UH3
Moolimassa 241,05273 g/mol[1][2]
Ulkomuoto Ruskehtavan harmaa tai musta kiinteä aine
Tiheys 10,98 g/cm3[2]
11,1 g/cm3[3]
Liukoisuus veteen reagoi [2]


Uraanihydridi tai uraanitrihydridi (UH3) on uraanin ja vedyn muodostama hydridi. Uraanihydridi on myrkyllistä ja radioaktiivista, ruskehtavan harmaata tai mustaa pyroforista jauhetta tai haurasta kiinteää ainetta.[4]

Fysikaalisia ominaisuuksia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Uraanihydridin tiheys on noin 11 g/cm3, mikä on paljon pienempi kuin uraanin 19,1 g/cm3. Se johtaa sähköä. Se on hieman liukoisa suolahappoon ja hajoaa typpihappoon. Uraanihydridillä on kaksi erilaista kiderakenteen muotoa, molemmat ovat kuutiollisia (α-muodon hilavakio a = 416 pm ja β-muodon 664,4 pm).[5] α-muodon UH3-hydridiä voidaan valmistaa ainoastaan matalissa lämpötiloissa, alle noin –80 °C. β-muotoa taas syntyy silloin kun kiteytyminen tapahtuu yli 250 °C:n lämpötilassa.[5] α-muoto muuttuu hitaasti β-muotoon jo huoneenlämmössä, mutta etenkin kun sitä kuumennetaan yli 100 °C:n lämpötilaan. Sekä α- että β-UH3 ovat ferromagneettisia alle noin –93 °C (180 K) lämpötilassa, sen yläpuolella ne ovat paramagneettisia.[6][7]

Ydintekniikassa uraanihydridi toimii neutronimoderaattorina.

Kemiallisia ominaisuuksia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kun uraanimetallia kuumennetaan 250–300 °C, se reagoi vedyn kanssa muodostaen uraanihydridiä. Kun kuumennusta jatketaan noin 500 °C:n lämpötilaan saakka, vety poistuu palautuvalla reaktiolla. Tätä ominaisuutta hyväksi käyttäen voidaan tehdä hienojakoista uraanijauhetta ja uraanin yhdisteitä kuten uraanikarbidia, uraaninitridia ja halideja. Reaktio on seuraava:

2 U + 3 H2 ⇌ 2 UH3

Myös uraanin reaktio veden kanssa tuottaa uraanihydridiä:

7 U + 6 H2O → 3 UO2 + 4 UH3

Kun UH3 kuumennetaan diboraanin kanssa, muodostuu uraaniboridia. Kuumennettaessa bromin kanssa 300 °C:n lämpötilassa, saadaan uraani(IV)bromidia. Kloorin kanssa 250 °C saadaan uraani(IV)kloridia. Vetyfluoridin kanssa 20 °C saadaan uraani(IV)fluoridia. Vetykloridin kanssa 300 °C tuotetaan uraani(III)kloridia. Vetybromidin kanssa 300 °C tuotetaan uraani(III)bromidia. Vetyjodidin kanssa 300 °C saadaan uraani(III)jodidia. Ammoniakin kanssa 250 °C saadaan uraani(III)nitridia. Vetysulfidin kanssa 400  °C tuotetaan uraani(IV)sulfidia. Hapen kanssa jo 20 °C:n lämpötilassa saadaan triuraanioktaoksidia ja veden kanssa 350 °C saadaan uraanidioksidia.[6]

Käyttö

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Uraanizirkoniumhydridi (UZrH), yhdistelmä uraanihydridiä ja zirkonium(II)hydridiä, toimii ydinpolttoaineena ja neutronimoderaattorina TRIGA-luokan ydinreaktoreissa.

Uraanihydridiä voidaan käyttää vedyn isotooppierotteluun, erittäin puhtaan vedyn valmistamiseen, hienojakoisen uraanimetallipulverin valmistukseen ja pelkistimenä.[6]

Uraanideuteridi ja käyttö ydinaseissa

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Uraanideuteridi (UD3), eli uraanihydridi jossa vety on deuteriumina tavallisen luonnossa esiintyvän vetyisotoopin (protiumin) sijasta, on aine josta voidaan käyttää neutroni initiaattorien valmistamiseen ydinaseen sytytysmekanismissa.[8][9]

Uraanihydridiä ja uraanideuteridia ehdotettiin uraanihydridipommin fissiiliksi materiaaliksi. Tätä tutkittiin Manhattan-projektin varhaisessa vaiheessa, mutta ajatuksesta luovuttiin keväällä 1944 kun opittiin että tällaisesta ydinpommista tulisi sangen tehoton. Ydinkokeet, joissa näitä aineita testattiin Operaatio Upshot-Knotholen kahdessa koeräjäytyksessä, osoittautuivat pettymyksiksi.[10]

Katso myös

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  • Grenthe, Ingmar et al.: ”luku 5”, Uranium, s. 253–698. (Teoksessa: Morss, Lester R. et al. (toim.) The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, 3. painos) Dordrecht: Springer, 2006. ISBN 1402035985 Teoksen verkkoversio (PDF). (englanniksi) (Arkistoitu – Internet Archive)

Viitteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ WebElements: Uranium: uranium hydride webelements.com. Viitattu 19. maaliskuuta 2016. (englanniksi)
  2. ↑ a b c Uranium Hydride MSDS (Käyttöturvallisuustiedote) Ibilabs. Arkistoitu 2.7.2017. Viitattu 19. maaliskuuta 2016. (englanniksi)
  3. ↑ Yaws, Carl L.: The Yaws Handbook of Physical Properties for Hydrocarbons and Chemicals, s. 307. Gulf Professional Publishing, 2015. ISBN 0128011467 Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 19. maaliskuuta 2016). (englanniksi)
  4. ↑ Grenthe s. 328–329, 336
  5. ↑ a b Grenthe s. 329
  6. ↑ a b c Grenthe s. 328–337
  7. ↑ Meyer, Gerd & Morss, Lester R.: Synthesis of Lanthanide and Actinide Compounds, s. 44–45. Kluwer Academic Publishers, 1990. ISBN 0-7923-1018-7 Kirja Googlen teoshaussa (viitattu 19. maaliskuuta 2016). (englanniksi)
  8. ↑ Discovery of UD3 raises fears over Iran’s nuclear intentions The Times. Catherine Philip. 14.12.2009. Viitattu 20.3.2016 (englanniksi)
  9. ↑ Arms Control Wonk: Uranium Deuteride Initiators Jeffrey Lewis. 14.12.2009. Viitattu 20.3.2016 (englanniksi)
  10. ↑ Lying well. Bulletin of the Atomic Scientists (Googlen kirjahaku) 50 (4): 2. heinäkuuta 1994. Viitattu 20.3.2016. (englanniksi)

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Uraanihydridi&oldid=22818016”