二碳化铀
| 二碳化铀 | |
|---|---|
| |
| 识别 | |
| CAS号 | 12071-33-9 |
| PubChem | 518487 |
| 性质 | |
| 化学式 | C2U |
| 摩尔质量 | 262.05 g·mol−1 |
| 外观 | 浅灰色固体[1] |
| 密度 | 11.68 g·cm−3[2] |
| 熔点 | 2,375 ± 25 °C（2,648 ± 25 K）[1] |
| 沸点 | 4,370 °C（4,640 K）[3] |
| 若非注明，所有数据均出自标准状态（25 ℃，100 kPa）下。 | |
二碳化铀是一种无机化合物，化学式UC2。它是铀的三种碳化物之一，另外两种是一碳化铀和三碳化二铀。它实际上是非整比化合物，化学式约为UC1.8。[4]
制备
[编辑]二碳化铀可通过二氧化铀与碳在1800 °C下反应[2]，或是八氧化三铀与碳在2400 °C下反应而成。[5]二碳化铀需要在2400 °C以上淬火，否则会产生可观量的一碳化铀。[2]
它也可通过铀与碳在2400 °C下直接反应而成：[1]
性质
[编辑]二碳化铀是浅灰色，有金属光泽的固体。[1]它在1600 °C以下不稳定，会逐渐分解成一碳化铀与碳。[6]二碳化铀遇水水解，产生氢气、碳氢化合物及各种水合氧化铀。二碳化铀与盐酸、硫酸反应也有类似现象，但与硝酸的反应不会产生碳氢化合物，而是产生二氧化碳。[7]它微溶于乙醇。[3]二碳化铀会在400 °C的空气或370 °C氧气中燃烧，生成八氧化三铀及二氧化碳，超过1100 °C时则能够与氮气反应。[5]
二碳化铀的晶体结构类似碳化镧[2]，是四方晶系晶体，空间群I4/mmm（No. 139），晶格参数a = 352.7 pm、c = 600.2 pm。它在1820 °C下会转变成类似二氧化铀的面心立方晶系晶体，空间群Fm3m（No. 225），晶格参数a = 548.8 pm。[1][4]
用处
[编辑]二碳化铀可用于高温气冷堆及增殖反应堆中。[8]桃底核电站1号机组便使用了二碳化铀充当核燃料[9]，而THTR-300则使用二碳化铀与二碳化钍的混合物作为核燃料。[10]
参考资料
[编辑]- ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 Brauer, Georg. Handbuch der präparativen anorganischen Chemie.. Stuttgart: Enke. 1975: 1240. ISBN 3-432-87813-3 （德语）.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 Katz, Joseph Jacob; Rabinowitch, Eugene. Chemistry of Uranium: Collected Papers. United States Atomic Energy Commission, Technical Information Service Extension. 1958: 71 [2025-07-05] （英语）.
- ^ 3.0 3.1 Perry, Dale L. Handbook of Inorganic Compounds. Boca Raton: CRC Press. 2016-04-19. ISBN 978-1-4398-1462-8 （英语）.
- ^ 4.0 4.1 Peiman, Wargha; Pioro, Igor L.; Gabriel, Kamiel S.; Hosseiny, Mohammad. Thermal aspects of conventional and alternative nuclear fuels. Handbook of Generation IV Nuclear Reactors. Elsevier. 2023. ISBN 978-0-12-820588-4. doi:10.1016/b978-0-12-820588-4.00003-7 （英语）.
- ^ 5.0 5.1 Katz, J.J.; Rabinowitch, Eugene. The Chemistry of Uranium. Рипол Классик. 1961: 224. ISBN 5-88135-966-6 （英语）.
- ^ Rudy, E.; Benesovsky, F. Zur Kenntnis der Stabilität des Urandicarbids und der Kohlenstoff-stabilen Bereiche in den Partialsystemen von UC mit ZrC, HfC, NbC und TaC. Monatshefte für Chemie. 1963, 94 (1): 204–224 [2025-07-05]. ISSN 0026-9247. doi:10.1007/BF00900240 （德语）.
- ^ Das Verhalten der Urancarbide und -oxicarbide in endlagerrelevanten aquatischen Phase (PDF): 13. [2025-07-05] （德语）.
- ^ Bertau, Martin; Müller, Armin; Fröhlich, Peter; Katzberg, Michael; Büchel, Karl Heinz; Moretto, Hans-Heinrich; Woditsch, Peter. Industrielle Anorganische Chemie. Weinheim: Wiley-VCH. 2013: 616. ISBN 978-3-527-64959-4 （德语）.
- ^ L. M. Ferris; M. J. Bradley. Off-gases from the reactions of uranium carbides with nitric acid at 90°C (PDF). 1964. （原始内容 (PDF)存档于2014-07-26） （英语）.
- ^ Grathwohl, Manfred. Energieversorgung: Ressourcen, Technologien, Perspektiven. Walter de Gruyter. 2012-02-13: 206 [2025-07-05]. ISBN 978-3-11-084502-0 （德语）.