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。
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 )6 2- + 2 U(BH4 )3 +
硼氢化铀在不同温度下的蒸汽压[ 1]
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]
硼氢化铀可与四甲基乙烯 反应:[ 6]
U(BH4 )4 + 4 (CH3 )2 C=C(CH3 )2 → U(H3 BC(CH3 )2 C(CH3 )2 H)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235 U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235 U的会发生化学分解 ,而含有238 U的不会分解。然后再加热它们,使未分解的升华[ 7] ,238 U(BF4 )4 会挥发 ,而235 U(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 )5 2- + 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 + B2 H6 + 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
铀(II) 铀(III)
铀(IV)
铀(IV,V) 铀(V) 铀(V,VI) 铀(VI) 铀(XII)