Idruro di uranio
| Idruro di uranio | |
|---|---|
| Nome IUPAC | |
| idruro di uranio(III) | |
| Nomi alternativi | |
| triidruro di uranio | |
| Caratteristiche generali | |
| Formula bruta o molecolare | UH3 |
| Massa molecolare (u) | 241,05 |
| Aspetto | solido grigio scuro-nero |
| Numero CAS | 13598-56-6 |
| PubChem | 23989 |
| SMILES | [UH3] |
| Proprietà chimico-fisiche | |
| Densità (g/cm3, in c.s.) | 10,95[1] |
| Solubilità in acqua | reazione |
| Proprietà termochimiche | |
| ΔfH0 (kJ·mol−1) | -126,9[2] |
| Indicazioni di sicurezza | |
| Simboli di rischio chimico | |
   | |
| pericolo | |
| Frasi H | 330 - 300 - 373 - 411 [3] |
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L'idruro di uranio è il composto binario di formula UH3. È l'unico idruro di uranio noto; in condizioni normali è un solido di colore grigio scuro-nero. Viene usato principalmente come materiale di partenza per sintetizzare altri composti di uranio.[4][5]
Sintesi
L'idruro di uranio fu descritto per la prima volta nel 1929, assegnando erroneamente la stechiometria UH4.[6][7] In seguito la formula fu stabilita come UH3.[8]
L'idruro di uranio si prepara per sintesi diretta dagli elementi, riscaldando sotto vuoto a 250 °C uranio in pezzi o in polvere, e introducendo quindi idrogeno nel sistema.
- 2U + 3H2 ⇄ 2UH3
Il composto così ottenuto è nella forma β-UH3, una polvere di colore grigio scuro-nero. La forma α-UH3 è instabile e si può preparare solo conducendo la reazione a temperature inferiori a –80 °C.[9]
Struttura e proprietà
L'idruro di uranio cristallizza nel sistema cubico, gruppo spaziale Pm3n. Esistono due modificazioni: la forma α-UH3 con costante di reticolo a = 416,1 pm e due unità di formula per cella elementare, mentre la forma β-UH3 possiede a = 664,4 pm e otto unità di formula per cella elementare.[9] La forma α si trasforma irreversibilmente in quella β a circa 100 °C.[10] α-UH3 e β-UH3 sono entrambi ferromagnetici al di sotto di ≈180 K; sopra questa temperatura sono paramagnetici.[11]
UH3 è un composto estremamente reattivo. A temperatura ambiente è piroforico; reagisce con l'ossigeno dell'aria formando U3O8.[9] Per riscaldamento si decompone liberando idrogeno e forma uranio metallico in forma finemente suddivisa, molto reattivo. Se riscaldato con cloro forma UCl4, con HCl forma UCl3, e con HF forma UF4. Riscaldato con H2O dà UO2, con H2S dà US2. A 250 °C reagisce anche con l'azoto per dare U2N3.[5][9]
Applicazioni
L'idruro di uranio in polvere è un composto estremamente reattivo e viene usato come materiale di partenza per sintetizzare altri composti di uranio.[4][5]
Tossicità / Indicazioni di sicurezza
Come tutti i composti di uranio, UH3 è considerato fortemente tossico, e può essere fatale per ingestione e inalazione. È inoltre pericoloso in quanto piroforico e radioattivo. Il composto risulta pericoloso anche per gli organismi acquatici, con effetti di lunga durata.
Note
Bibliografia
- (EN) J. E. Burke e C. S. Smith, The Formation of Uranium Hydride, in J. Am. Chem. Soc., vol. 69, n. 10, 1947, pp. 2500–2502, DOI:10.1021/ja01202a073.
- (EN) K. H. J. Buschow (a cura di), Metal Hydrides: Magnetic Properties, in Concise Encyclopedia of Magnetic and Superconducting Materials, 2ª ed., Amsterdam, Elsevier, 2005, ISBN 978-0-08-044586-1.
- (EN) F. H. Driggs, Westinghouse Lamp Co, Preparation of metal hydrides, US1816830 A (25 nov 1929). URL consultato il 17 febbraio 2017.
- (EN) F. H. Driggs, Westinghouse Lamp Co, Preparation of metal hydrides, US1835024 A (25 nov 1929). URL consultato il 17 febbraio 2017.
- GESTIS, Uranium compounds, su gestis-en.itrust.de, 2016. URL consultato il 12 febbraio 2017. Pagina dei composti di uranio nel data base GESTIS.
- (EN) N. N. Greenwood e A. Earnshaw, Chemistry of the elements, 2ª ed., Oxford, Butterworth-Heinemann, 1997, ISBN 0-7506-3365-4.
- (EN) I. Grenthe, J. Drozdzynski, T. Fujino, E. C. Buck e altri, Uranium, in L. R. Morss, N. M. Edelstein, J. Fuger (a cura di), The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, vol. 1, Dordrecht, Springer, 2010, ISBN 978-94-007-0210-3.
- (EN) J. M. Haschke, Actinide Hydrides, in G. Meyer, L. R. Morss (a cura di), Synthesis of Lanthanide and Actinide Compounds, Dordrecht, Kluwer, 1991, ISBN 0-7923-1018-7.
- (DE) A. F. Holleman e N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Berlino, Walter de Gruyter, 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
- (EN) G. G. Libowitz e T. R. P. Gibb Jr, High Pressure Dissociation Studies of the Uranium-Hydrogen System, in J. Phys. Chem., vol. 61, n. 6, 1957, pp. 793–795, DOI:10.1021/j150552a024.
- (EN) R. E. Rundle, The Structure of Uranium Hydride and Deuteride, in J. Am. Chem. Soc., vol. 69, n. 7, 1947, pp. 1719–1723, DOI:10.1021/ja01199a043.
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