二碳化鈾

二碳化鈾是一種無機化合物，化學式UC₂。它是鈾的三種碳化物之一，另外兩種是一碳化鈾（德語：Uran(IV)-carbid）和三碳化二鈾。它實際上是非整比化合物，化學式約為UC_1.8。^[4]

二碳化鈾
識別
CAS號	12071-33-9
PubChem	518487
性質
化學式	C2U
摩爾質量	262.05 g·mol−1
外觀	淺灰色固體[1]
密度	11.68 g·cm−3[2]
熔點	2,375 ± 25 °C（2,648 ± 25 K）[1]
沸點	4,370 °C（4,640 K）[3]
若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

製備

二碳化鈾可通過二氧化鈾與碳在1800 °C下反應^[2]，或是八氧化三鈾與碳在2400 °C下反應而成。^[5]二碳化鈾需要在2400 °C以上淬火，否則會產生可觀量的一碳化鈾。^[2]

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

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

它也可通過鈾與碳在2400 °C下直接反應而成：^[1]

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

性質

二碳化鈾是淺灰色，有金屬光澤的固體。^[1]它在1600 °C以下不穩定，會逐漸分解成一碳化鈾與碳。^[6]二碳化鈾遇水水解，產生氫氣、碳氫化合物及各種水合氧化鈾。二碳化鈾與鹽酸、硫酸反應也有類似現象，但與硝酸的反應不會產生碳氫化合物，而是產生二氧化碳。^[7]它微溶於乙醇。^[3]二碳化鈾會在400 °C的空氣或370 °C氧氣中燃燒，生成八氧化三鈾及二氧化碳，超過1100 °C時則能夠與氮氣反應。^[5]

二碳化鈾的晶體結構類似碳化鑭^[2]，是四方晶系晶體，空間群I4/mmm（No. 139），晶格參數a = 352.7 pm、c = 600.2 pm。它在1820 °C下會轉變成類似二氧化鈾的面心立方晶系晶體，空間群Fm3m（No. 225），晶格參數a = 548.8 pm。^[1][4]

用處

二碳化鈾可用於高溫氣冷堆及增殖反應爐中。^[8]桃底核電站（英語：Peach Bottom Nuclear Generating Station）1號機組便使用了二碳化鈾充當核燃料^[9]，而THTR-300（英語：THTR-300）則使用二碳化鈾與二碳化釷的混合物作為核燃料。^[10]