六塩化ウラン

六塩化ウラン
名前
	IUPAC名塩化ウラン(VI)
	その他の名前六; 塩化ウラン
識別子
CAS番号	161280-02-0;
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像;
ケムスパイダー	57564875;
パブケム CID	57346050;
	InChI InChI=1S/6ClH.U/h6*1H;/p-6 キー: XFCORTPUZRSUIZ-UHFFFAOYSA-H;
	笑顔 [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[U];
プロパティ
化学式	6塩化物
モル質量	450.745グラム/モル
外観	濃い緑色の結晶性固体
密度	3.6g/ cm3
融点	177 °C (351 °F; 450 K)
関連化合物
その他の陰イオン	六フッ化ウラン
その他の陽イオン	六塩化タングステン
関連するウラン塩化物	塩化ウラン(III); 塩化ウラン(IV); 塩化ウラン(V);
	特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。インフォボックス参照

六塩化ウラン（UCl ₆）は、+6の酸化状態にあるウランの無機化合物です。^[1]^[2]UCl ₆は、ウランと塩素からなる金属ハロゲン化物です。373.15 Kで1～3 mmHgの蒸気圧を持つ、多色発光の暗緑色の結晶性固体です。 ^[3]UCl _{6 は}、室温で真空、乾燥空気、窒素、ヘリウム中で安定しています。四塩化炭素（CCl ₄ ）に溶けます。他のハロゲン化ウランと比較して、UCl ₆についてはほとんどわかっていません。

構造と結合

六塩化ウランは八面体形状をしており、点群はO _hです。その格子（寸法：10.95 ± 0.02 Å x 6.03 ± 0.01 Å）は六角形で、セルあたり3つの分子があります。理論上の平均U-Cl結合長は2.472 Å（X線回折による実験的U-Cl結合長は2.42 Å）です^[4]。隣接する2つの塩素原子間の距離は3.65 Åです。

化学的性質

六塩化ウランは吸湿性の高い化合物であり、通常の大気条件にさらされると容易に分解します。^[5]そのため、真空装置またはドライボックス内で取り扱う必要があります。

熱分解

UCl ₆は120℃から150℃の温度まで安定しています。UCl ₆の分解により、 UCl ₆の1つの結晶形態から別のより安定した形態への固相転移が起こります。 ^[6]しかし、気体UCl ₆の分解によりUCl ₅が生成します。この反応の活性化エネルギーは1 モルあたり約40kcalです。

2 UCl ₆ (g) → 2 UCl ₅ (s) + Cl ₂ (g)

溶解度

UCl _6は溶解度がそれほど高くない化合物です。CCl ₄に溶解すると茶色の溶液になります。臭化イソブチルとフルオロカーボン（C ₇ F ₁₆）にはわずかに溶けます。^[6]

フッ化水素との反応

UCl _6を室温で精製無水液体フッ化水素（HF）と反応させるとUF ₅が生成される。^[6]

2 UCl ₆ + 10 HF → 2 UF ₅ + 10 HCl + Cl ₂

合成

六塩化ウランは、三酸化ウラン（UO ₃ ）と液体CCl ₄および高温塩素（Cl ₂ ）の混合物との反応から合成できる。反応をUCl ₅の存在下で行えば、収率を高めることができる。^[7] UO ₃はUCl ₅に変換され、これが今度は過剰のCl ₂と反応してUCl _{6 を}形成する。反応を起こすには相当量の熱が必要であり、温度範囲は反応物の量に応じて65 °C～170 °Cである（理想的な温度は100 °C～125 °C）。反応は、発生する圧力に耐えられる密閉された気密容器（グローブボックスなど）内で行われる。

ステップ1: 2 UO ₃ + 5 Cl ₂ → 2 UCl ₅ + 3 O ₂

ステップ2: 2 UCl ₅ + Cl ₂ → 2 UCl ₆

全体の反応: 2 UO ₃ + 6 Cl ₂ → 2 UCl ₆ + 3 O ₂

_{この金属六ハロゲン化物は、} 350℃で_昇華したUCl4にCl2ガスを吹き込むことによっても合成できる。 ^[8]

ステップ1: 2 UCl ₄ + Cl ₂ → 2 UCl ₅

ステップ2: 2 UCl ₅ + Cl ₂ → 2 UCl ₆

全体の反応: UCl ₄ + Cl ₂ → UCl ₆

参考文献

^ Zachariasen, WH (1948). 「5f系列元素の結晶化学研究。V. 六塩化ウランの結晶構造」。Acta Crystallographica . 1 (6): 285–287. Bibcode :1948AcCry...1..285Z. doi : 10.1107/S0365110X48000788 .
^ Taylor, JC; Wilson, PW (1974). 「中性子およびX線粉末回折法による六塩化ウランの構造研究」Acta Crystallographica Section B . 30 (6): 1481. Bibcode :1974AcCrB..30.1481T. doi :10.1107/S0567740874005115.
^ Van Dyke, RE; Evers, EC (1955). 「六塩化ウランの製造」。Google Patents : 2.
^ Batista, ER; Martin, RL; Hay, PJ (2004). 「UFn および UCln (n=1,...,6) の特性と熱力学の密度汎関数法による研究」. J. Chem. Phys . 121 (22): 11104–11. doi :10.1063/1.1811607. PMID 15634063.
^ Lipkin, D.; Wessman, S. (1955). 「劣化と汚染から六塩化ウランを保護するためのプロセスと装置」。Google Patents : 2.
^ abc Katz, JJ; Rabinowitch, E. (1951). 『ウランの化学』アナーバー: The McGraw-Hill Book Company.
^ Van Dyke, RE; Evers, EC (1955). 「六塩化ウランの製造」。Google Patents : 2.
^ Thornton, G.; Edelstein, N.; Rösch, N.; Woodwark, DR; Edgell, RG (1979). 「UCl ₆の電子構造: 光電子スペクトルと散乱波 X _α計算」. J. Chem. Phys . 70 (11): 6. Bibcode :1979JChPh..70.5218T. doi :10.1063/1.437313.

[1] Zachariasen, WH (1948). 「5f系列元素の結晶化学研究。V. 六塩化ウランの結晶構造」。Acta Crystallographica . 1 (6): 285–287. Bibcode :1948AcCry...1..285Z. doi : 10.1107/S0365110X48000788 .

[2] Taylor, JC; Wilson, PW (1974). 「中性子およびX線粉末回折法による六塩化ウランの構造研究」Acta Crystallographica Section B . 30 (6): 1481. Bibcode :1974AcCrB..30.1481T. doi :10.1107/S0567740874005115.

[3] Van Dyke, RE; Evers, EC (1955). 「六塩化ウランの製造」。Google Patents : 2.

[4] Batista, ER; Martin, RL; Hay, PJ (2004). 「UFn および UCln (n=1,...,6) の特性と熱力学の密度汎関数法による研究」. J. Chem. Phys . 121 (22): 11104–11. doi :10.1063/1.1811607. PMID 15634063.

[5] Lipkin, D.; Wessman, S. (1955). 「劣化と汚染から六塩化ウランを保護するためのプロセスと装置」。Google Patents : 2.

[:0-6] Katz, JJ; Rabinowitch, E. (1951). 『ウランの化学』アナーバー: The McGraw-Hill Book Company.

[7] Van Dyke, RE; Evers, EC (1955). 「六塩化ウランの製造」。Google Patents : 2.

[8] Thornton, G.; Edelstein, N.; Rösch, N.; Woodwark, DR; Edgell, RG (1979). 「UCl ₆の電子構造: 光電子スペクトルと散乱波 X _α計算」. J. Chem. Phys . 70 (11): 6. Bibcode :1979JChPh..70.5218T. doi :10.1063/1.437313.