El tetracloruro de uranio es un compuesto inorgánico , una sal de uranio y cloro, con la fórmula UCl 4 . Es un sólido higroscópico de color verde oliva. Se utilizó en el proceso de separación electromagnética de isótopos (EMIS) de enriquecimiento de uranio . Es uno de los principales materiales de partida para la química del organouranio .
El tetracloruro de uranio se sintetiza generalmente mediante la reacción de trióxido de uranio (UO 3 ) y hexacloropropeno . Los aductos de UCl 4 en disolventes orgánicos se pueden formar mediante una reacción más simple de UCl 4 con cloruro de hidrógeno .
El tetracloruro de uranio también forma el nonahidrato, que se puede producir evaporando una solución ligeramente ácida de UCl 4 . [1]
Según la cristalografía de rayos X los centros del uranio son octocoordinados, estando rodeados por ocho átomos de cloro, cuatro a 264 pm y los otros cuatro a 287 pm. [2]
La disolución en disolventes próticos es más complicada. Cuando se añade UCl 4 al agua se forma el ion uranio-agua .
El ion agua [U(H 2 O) x ] 4+ , (x es 8 o 9 [3] ) está fuertemente hidrolizado.
El pK a para esta reacción es de aproximadamente 1,6 [4] , por lo que la hidrólisis solo está ausente en soluciones con una concentración ácida de 1 mol dm −3 o más (pH < 0). La hidrólisis adicional ocurre a pH > 3. Se pueden formar complejos de cloro débiles del ion agua. Las estimaciones publicadas del valor de log K para la formación de [UCl] 3+ (aq) varían de −0,5 a +3 debido a la dificultad de manejar la hidrólisis simultánea. [4]
Con alcoholes puede ocurrir solvólisis parcial.
El tetracloruro de uranio se disuelve en disolventes no próticos como tetrahidrofurano , acetonitrilo , dimetilformamida , etc., que pueden actuar como bases de Lewis . Se forman solvatos de fórmula UCl 4 L x que pueden aislarse. El disolvente debe estar completamente libre de agua disuelta, o se producirá hidrólisis, y el disolvente, S, recogerá el protón liberado.
Las moléculas de disolvente pueden ser reemplazadas por otro ligando en una reacción como
El disolvente no se muestra, al igual que cuando se forman complejos de otros iones metálicos en solución acuosa.
Las soluciones de UCl 4 son susceptibles a la oxidación por el aire, lo que resulta en la producción de complejos del ion uranilo .
El tetracloruro de uranio se produce comercialmente mediante la reacción del tetracloruro de carbono con dióxido de uranio puro UO 2 a 370 °C. Se ha utilizado como materia prima en el proceso de separación electromagnética de isótopos (EMIS) de enriquecimiento de uranio . A partir de 1944, la planta Oak Ridge Y-12 convirtió el UO 3 en materia prima UCl 4 para los calutrones Alpha de Ernest O. Lawrence . Su principal beneficio es que el tetracloruro de uranio utilizado en los calutrones no es tan corrosivo como el hexafluoruro de uranio utilizado en la mayoría de las demás tecnologías de enriquecimiento. Este proceso se abandonó en la década de 1950. Sin embargo, en la década de 1980, Irak revivió inesperadamente esta opción como parte de su programa de armas nucleares. En el proceso de enriquecimiento, el tetracloruro de uranio se ioniza en un plasma de uranio .
Los iones de uranio se aceleran y pasan a través de un campo magnético fuerte . Después de viajar a lo largo de la mitad de un círculo, el haz se divide en una región más cercana a la pared exterior, que se agota , y una región más cercana a la pared interior, que se enriquece en 235 U. Las grandes cantidades de energía requeridas para mantener los fuertes campos magnéticos, así como las bajas tasas de recuperación del material de alimentación de uranio y el funcionamiento más lento e inconveniente de la instalación hacen que esta sea una opción poco probable para las plantas de enriquecimiento a gran escala.
Se está trabajando en el uso de mezclas fundidas de cloruro de uranio y cloruro alcalino como combustibles para reactores de sales fundidas . También se han estudiado los fundidos de tetracloruro de uranio disueltos en un eutéctico de cloruro de litio y cloruro de potasio como medio para recuperar actínidos de combustibles nucleares irradiados mediante reprocesamiento nuclear piroquímico . [5]
Como todas las sales de uranio solubles en agua, el tetracloruro de uranio es nefrotóxico (venenoso para el riñón) y puede causar daño renal grave e insuficiencia renal aguda si se ingiere.