Uranium tetraklorida

Uranium tetraklorida

Nama
Nama IUPAC Uranium(IV) klorida
Nama lain Tetraklorouranium Uranium tetraklorida Urano klorida
Penanda
Nomor CAS	10026-10-5^Y
Model 3D (JSmol)	Gambar interaktif
3DMet	{{{3DMet}}}
ChemSpider	19969614^Y
Nomor EC
PubChem CID	66210
Nomor RTECS	{{{value}}}
UNII	8E7IB152RL^Y
CompTox Dashboard (EPA)	DTXSID1064906
InChI InChI=1S/4ClH.2U/h4*1H;;/q;;;;2*+2/p-4^Y Key: AYQSGSWJZFIBLR-UHFFFAOYSA-J^Y InChI=1/4ClH.2U/h4*1H;;/q;;;;2*+2/p-4 Key: AYQSGSWJZFIBLR-XBHQNQODAS
SMILES [U+4].[Cl-].[Cl-].[Cl-].[Cl-]
Sifat
Rumus kimia	UCl4
Massa molar	379,84 g/mol
Penampilan	Padatan hijau zaitun
Densitas	4,87 g/cm^3
Titik lebur	590 °C (1.094 °F; 863 K)
Titik didih	791 °C (1.456 °F; 1.064 K)
Kelarutan dalam air	Hidrolisis
Struktur
Struktur kristal	Oktahedral
Senyawa terkait
Senyawa terkait	Uranium triklorida Uranium pentaklorida Uranium heksaklorida
Kecuali dinyatakan lain, data di atas berlaku pada suhu dan tekanan standar (25 °C [77 °F], 100 kPa).
N verifikasi (apa ini ^YN ?)
Referensi

Uranium tetraklorida adalah sebuah senyawa anorganik, garam dari uranium dan klorin, dengan rumus UCl₄. Senyawa ini merupakan padatan berwarna hijau zaitun yang bersifat higroskopis. Ia digunakan dalam proses pemisahan isotop elektromagnetik (electromagnetic isotope separation, EMIS) untuk pengayaan uranium. Ia adalah salah satu bahan awal utama untuk kimia organouranium.

Sintesis dan struktur

Kristal tunggal uranium tetraklorida (ruang pandang sekitar 7 mm)

Uranium tetraklorida umumnya disintesis melalui reaksi antara uranium trioksida (UO₃) dan heksakloropropena. Pelarut aduk UCl₄ dapat dibentuk melalui reaksi yang lebih sederhana dari UI₄ dengan hidrogen klorida dalam pelarut organik.

Uranium tetraklorida juga membentuk nonahidrat, yang dapat diproduksi dengan menguapkan larutan UCl₄ yang agak asam.[1]

Menurut kristalografi sinar-X, pusat-pusat uranium memiliki delapan koordinat, dikelilingi oleh delapan atom klorin, empat pada 264 pm dan empat lainnya pada 287 pm.[2]

Sifat kimia

Pelarutan dalam pelarut protik lebih rumit. Ketika UCl₄ ditambahkan ke dalam air, ion akua uranium terbentuk.

UCl₄ + xH₂O → [U(H₂O)_x]^4+ + 4Cl^−

Ion akua [U(H₂O)_x]^4+, (x = 8 atau 9[3]) terhidrolisis dengan kuat.

[U(H₂O)_x]^4+ [U(H₂O)_x−1(OH)]^3+ + H^+

Nilai pK_a untuk reaksi ini sekitar 1,6,[4] sehingga hidrolisis hanya terjadi pada larutan dengan kekuatan asam 1 mol dm^−3 atau lebih kuat (pH < 0). Hidrolisis lebih lanjut terjadi pada pH > 3. Kompleks kloro lemah dari ion akua dapat terbentuk. Perkiraan yang dipublikasikan mengenai nilai log K untuk pembentukan [UCl]^3+(aq) bervariasi, mulai dari −0,5 hingga +3, karena kesulitan dalam menangani hidrolisis simultan.[4]

Dengan alkohol, solvolisis parsial dapat terjadi.

UCl₄ + xROH UCl_4−x(OR)_x + xHCl

Uranium tetraklorida larut dalam pelarut non-protik seperti tetrahidrofuran, asetonitril, dimetil formamida, dll. yang dapat bertindak sebagai basa Lewis. Larutan dengan rumus UCl₄L_x akan terbentuk, yang dapat diisolasi. Pelarut tersebut harus benar-benar bebas dari air terlarut, atau hidrolisis akan terjadi, dengan pelarut, S, mengambil proton yang dilepaskan.

UCl₄ + H₂O + S UCl₃(OH) + SH^+ +Cl^−

Molekul pelarut dapat digantikan oleh ligan lain dalam reaksi seperti

UCl₄ + 2Cl^− → [UCl₆]^2−.

Pelarut tidak ditampilkan, sama seperti ketika kompleks ion logam lain terbentuk dalam larutan berair.

Larutan UCl₄ rentan terhadap oksidasi oleh udara, sehingga menghasilkan kompleks ion uranil.

Aplikasi

Uranium tetraklorida diproduksi secara komersial melalui reaksi antara karbon tetraklorida dengan uranium dioksida (UO₂) murni pada suhu 370 °C. Senyawa ini telah digunakan sebagai umpan dalam proses pemisahan isotop elektromagnetik (electromagnetic isotope separation, EMIS) untuk pengayaan uranium. Dimulai pada tahun 1944, Oak Ridge Y-12 Plant mengubah UO₃ menjadi umpan UCl₄ untuk Alpha Calutron milik Ernest O. Lawrence. Manfaat utamanya adalah uranium tetraklorida yang digunakan dalam kalutron tersebut tidak sekorosif uranium heksafluorida yang digunakan di sebagian besar teknologi pengayaan lainnya. Namun, pada tahun 1980-an, Irak secara tak terduga menghidupkan kembali opsi ini sebagai bagian dari program senjata nuklirnya. Dalam proses pengayaan, uranium tetraklorida diionisasi menjadi plasma uranium.

Ion-ion uranium tersebut kemudian dipercepat dan dilewatkan melalui medan magnet yang kuat. Setelah menempuh setengah lingkaran, berkas sinar dibagi menjadi wilayah yang lebih dekat ke dinding luar, yang terdeplesi, dan wilayah yang lebih dekat ke dinding dalam, yang diperkaya dengan ^235U. Besarnya energi yang dibutuhkan untuk mempertahankan medan magnet yang kuat serta rendahnya tingkat pemulihan bahan baku uranium dan pengoperasian fasilitas yang lebih lambat dan lebih tidak nyaman menjadikannya sebagai pilihan yang tidak mungkin untuk pabrik pengayaan skala besar.

Pekerjaan sedang dilakukan dalam penggunaan campuran uranium klorida–alkali klorida sebagai bahan bakar reaktor dalam reaktor garam cair. Leburan uranium tetraklorida yang dilarutkan dalam litium klorida–kalium klorida eutektik juga telah dieksplorasi sebagai cara untuk memulihkan aktinida dari bahan bakar nuklir yang diiradiasi melalui pemrosesan ulang nuklir pirokimia.[5]

Keselamatan

Seperti semua garam uranium yang larut dalam air, uranium tetraklorida bersifat nefrotoksik (beracun bagi ginjal) dan dapat menyebabkan kerusakan ginjal yang parah dan gagal ginjal akut jika tertelan.

Referensi

1. Thomas Kasperowicz; Niko T. Flosbach; Dennis Grödler; Hannah Kasperowicz; Jörg-M. Neudörfl; Tobias Rennebaum; Mathias S. Wickleder; Markus Zegke (2022). "Solvated Actinoids: Methanol, Ethanol, and Water Adducts of Thorium and Uranium Tetrachloride". European Journal of Inorganic Chemistry (dalam bahasa Inggris) (31). doi:10.1002/ejic.202200227 . 
2. Taylor, J.C.; Wilson, P.W. (1973). "A neutron-diffraction study of anhydrous uranium tetrachloride". Acta Crystallogr. B. 29 (9): 1942–1944. doi:10.1107/S0567740873005790 . 
3. David, F. (1986). "Thermodynamic properties of lanthanide and actinide ions in aqueous solution". Journal of the Less Common Metals. 121: 27–42. doi:10.1016/0022-5088(86)90511-4. 
4. IUPAC SC-Database^[pranala nonaktif permanen] Basis data yang komprehensif dari data yang dipublikasikan tentang konstanta kesetimbangan ligan dan kompleks logam
5. Olander, D. R. dan Camahort, J. L. (1966), Reaction of chlorine and uranium tetrachloride in the fused lithium chloride-potassium chloride eutectic. AIChE Journal, 12: 693–699. DOI:10.1002/aic.690120414