Uran(III)-hydrid
chemische Verbindung
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Uran(III)-hydrid ist eine anorganische chemische Verbindung des Urans aus der Gruppe der Hydride.
| Kristallstruktur | |||||||||||||
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| _ U3+ _ D− Kristallstruktur von β-UD3[1] | |||||||||||||
| Allgemeines | |||||||||||||
| Name | Uran(III)-hydrid | ||||||||||||
| Andere Namen |
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| Verhältnisformel | UH3 | ||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
graubrauner bis schwarzer Feststoff[2] | ||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | |||||||||||||
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| Eigenschaften | |||||||||||||
| Molare Masse | 241,05 g·mol−1 | ||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest | ||||||||||||
| Dichte |
11,4 g·cm−3[3] | ||||||||||||
| Schmelzpunkt | |||||||||||||
| Löslichkeit |
nahezu unlöslich in Wasser und Aceton[3] | ||||||||||||
| Gefahren- und Sicherheitshinweise | |||||||||||||
Radioaktiv | |||||||||||||
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| Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). | |||||||||||||
Darstellung
Uran(III)-hydrid kann durch Reaktion von Uran mit Wasserstoff bei 150–200 °C gewonnen werden.[2]
![{\displaystyle {2\,\mathrm {U} {}+{}3\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightleftharpoons } {}2\,\mathrm {UH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/6df21b45a553e141f40df978e8fb135afabbb0c2)
Es bildet sich auch bei der Oxidation von Uran in feuchter Luft schon bei niedriger Temperatur.[7]
Die α-Form kann durch langsame Reaktion unter −80 °C gewonnen werden.[8]
Die β-Form bildet sich in rascher Reaktion von fein verteiltem Uranpulver mit Wasserstoff bei 250 bis 350 °C als feines schwarzes oder dunkelgraues Pulver. Wenn massives Uran in Wasserstoff bei Temperaturen über 150 °C erhitzt wird, so bildet es sich in stark exothermer Reaktion als graues bis schwarzes, sehr fein verteiltes und äußerst pyrophores Pulver mit einer maximalen Teilchengröße von 4 bis 5 µm. Sie entsteht neben Urandioxid bei der Reaktion von Wasserdampf mit Uran bei 250 °C.[7]
Ebenfalls möglich ist die Synthese durch Reaktion von Urandioxid mit Calciumhydrid.[7]
![{\displaystyle {2\,\mathrm {UO} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}+{}4\,\mathrm {CaH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {UH} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{3}}{}+{}4\,\mathrm {CaO} {}+{}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/66452f1c5ec371603c07798655de903e5900b54b)
Eigenschaften
Uran(III)-hydrid ist ein graubrauner bis schwarzer Feststoff,[2] der unlöslich in Wasser ist. Er reagiert bereits bei Raumtemperatur mit Sauerstoff und bei 250 °C mit Stickstoff.[8] Er besitzt eine kubische Kristallstruktur mit der Raumgruppe Pm3m (Raumgruppen-Nr. 221).[3] Es kommt in zwei verschiedenen Modifikationen vor, wobei sich die α-Form bei 200 °C irreversibel in die β-Form umwandelt.[9] Pulvriges Uran(III)-hydrid reagiert bereits bei 200 °C mit Stickstoff.[7]
Verwendung
Uran(III)-hydrid wird zur Herstellung von reinem Uranpulver durch Zersetzung verwendet.[2]
Ein Einsatz von Uran(III)-hydrid und Uran-Zirkonium-Hydrid[10] als Kernbrennstoff wurde getestet. Der in dem Material enthaltene Wasserstoff wirkt auf die Neutronen als Moderator; er bremst sie ab und erhöht damit die Wahrscheinlichkeit, dass sie weitere Atome des Brennstoffs spalten. Die thermische Zersetzung der Verbindung soll die Reaktoren sicherer gegenüber normalen Reaktoren machen.[11][12][13] Normalerweise sind Uranhydride jedoch unerwünschte Nebenprodukte in Kernbrennstoffen und Atommüll.[14] 1953 durchgeführte Tests von Uranhydrid in einer Moderierten Kernwaffe im Rahmen des Operation Upshot-Knothole erwiesen sich als Fehlschlag.[15]