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]
| Uraanihydridi | |
|---|---|
 |
|
| Tunnisteet | |
| CAS-numero | |
| PubChem CID | |
| 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] |
|
|
|
Fysikaalisia ominaisuuksia
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
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
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
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
Lähteet
Aiheesta muualla
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
