二碳化铀

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（德语：Uran(IV)-carbid）和三碳化二铀。它实际上是非整比化合物，化学式约为UC_1.8。^[4]

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。

制备

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]

${\displaystyle {\ce {UO2 + 4 C -> UC2 + 2 CO}}}$

${\displaystyle {\ce {U3O8 + 14 C -> 3 UC2 + 8 CO}}}$

它也可通过铀与碳在2400 °C下直接反应而成：^[1]

${\displaystyle {\ce {U + 2 C -> UC2}}}$

性质

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

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（英语：Peach Bottom Nuclear Generating Station）1号机组便使用了二碳化铀充当核燃料^[9]，而THTR-300（英语：THTR-300）则使用二碳化铀与二碳化钍的混合物作为核燃料。^[10]