Structural chemistry of tetrachloride complexes of uranyl (review)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The crystal structures of tetrachloride complexes of uranyl with cations of alkali metals, and ammonium, protonated cations of organic bases, ammonium derivatives and a number of protonated organic compounds studied by single-crystal X-ray diffraction analysis are systematized and discussed. The crystal chemical features of the structure of this class of compounds have been determined. In the investigated crystal structures of UO22+ tetrachloride complexes, the coordination polyhedron of the hexavalent uranium atom has a tetragonal-bipyramidal (distorted octahedral) structure with oxygen atoms of the uranyl group located at the apical vertices of the tetragonal-bipyramidal polyhedron. The UO22+ groups in the coordination polyhedra are directed perpendicular to the equatorial plane, at the vertices of which four Cl atoms of coordinated ligands are located. In the presence in the structures of uranyl tetrachloride complexes, along with complex anions [UO2Cl4]2- and protonated cations, free Cl- ions and free, not associated with the U atom, neutral or coordinated molecules, containing acceptor atoms, the cations do not interact with the donor atoms of the Cl- anion, and form hydrogen bonds with the free chlorine ions and acceptor atoms of the free molecules. Due to the high symmetry (almost D4h) of the complex anion in the structures of tetrachloride complexes of uranyl, the compounds have been widely used for numerous physical studies, in particular spectroscopic, luminescence, functional density theory and others.

About the authors

R. L Davidovich

Institute of Chemistry, FEB RAS

Email: davidovich@ich.dvo.ru
Doctor of Sciences in Chemistry, Professor, Chief Researcher Vladivostok, Russia

References

  1. Hall D., Rae A.D., Waters T.N. The crystal structure of dicaesium tetrachlorodioxouranium(VI) // Acta Crystallogr. 1966. Vol. 20, No. 2. P. 160-162. doi: 10.1107/s0365110x66000355.
  2. Watkin D.J., Denning R.G., Prout K. Structure of dicaesium tetrachlorodioxouranium(VI) // Acta Crystallogr. Sect. C Cryst. Struct. Commun. 1991. Vol. 47, No. 12. P. 2517-2519. doi: 10.1107/s0108270191006777.
  3. Тутов А.Г., Плахтий В.П., Усов О.А., Бубляев Р.А., Черненков Ю.П. Нейтронографическое уточнение структуры нелинейного оптического кристалла дицезийуранилтетрахлорида Cs2UO2Cl4 // Кристаллография. 1991. Т. 36, № 5. С. 1135-1138.
  4. Schnaars D.D., Wilson R.E. Structural and Vibrational Properties of U(VI)O2Cl42- and Pu(VI)O2Cl42- Complexes // Inorg. Chem. 2013. Vol. 52. P. 14138-14147.
  5. Ohwada K. Normal coordinate analysis of dicaesium uranyl tetrachloride (Cs2UO2Cl4) // Spectrochim. Acta. 2013. Vol. 31A. P. 973-977.
  6. Ohwada K. Laser Raman Spectra and Normal Coordinate Analysis of Some Uranyl Tetrachloride Complexes // Appl. Spectrosc. 2013. Vol. 34, No. 3. P. 327-331. doi: 10.1366/000370280473027.
  7. Flint C.D., Tanner P.A. Luminescence and absorption spectra of M2UO2Cl4·xH2O // Molecul. Phys. 1981. Vol. 44, No. 2. P. 411-425. doi: 10.1080/00268978100102541.
  8. Anson C.E., Al-Jowder O., Jayasooriya U.A., Powell A.K. Dirubidium Tetrachlorodioxouranium(VI)-Water (1:2) // Acta Crystallogr. Sect. C Cryst. Struct. Commun. 1996. Vol. 52, No. 2. P. 279-281. doi: 10.1107/s0108270195011723.
  9. Augustine L.J., Rajapaksha H., Pyrch M.M.F., Kasperski M., Forbes T.Z., Mason S.E. Periodic Density Functional Theory Calculations of Uranyl Tetrachloride Compounds Engaged in Uranyl-Cation and Uranyl-Hydrogen Interactions: Electronic Structure, Vibrational, and Thermodynamic Analyses // Inorg. Chem. 2023. Vol. 62. P. 372-380.
  10. Kohlgruber T.A., Surbella III R.G. (NH4)2[UO2Cl4]·2H2O, a new uranyl tetrachloride with ammonium charge-balancing cations // Acta Crystallogr. 2023. Vol. E79, No. 8. P. 702-706. https://doi.org/10.1107/S2056989023005753.
  11. Di Sipio L., Tondello E., Pelizzi G., Ingletto G., Montenero A. Di-(Tetramethyl)ammonium Uranyl Tetrahalides [(CH3)4N]2UO2Cl4, [(CH3)4N]2UO2Br4 // Cryst. Struct. Commun. 1974. Vol. 3. P. 297-300.
  12. Bois C., Dao N.Q., Rodier N. Refinement of the crystal structure of the bis(triethylammonium) tetrachlorodioxouranium(VI) // J. Inorg. Nucl. Chem. 1976. Vol. 38. P. 755-757.
  13. Bois C., Dao N.Q., Rodier N. Structure Cristalline de Bis(tétraéthylammonium) Tétrachlorodioxouranium(VI) // Acta Crystallogr. 1976. Vol. B32. P. 1541-1544.
  14. Di Sipio L., Tondello E., Pelizzi G., Ingletto G., Montenero A. Di-(Tetrapropylammonium) Uranyl Tetrachloride [(CH3)(CH2)(CH2)4N]2UO2Cl4 // Cryst. Struct. Commun. 1974. Vol. 3. P. 731-734.
  15. Di Sipio L., Tondello E., Pelizzi G., Ingletto G., Montenero A. Di- (Tetrabutylammonium) Uranyl Tetrachloride [(CH3)(CH2)3)4N]2UO2Cl4 // Cryst. Struct. Commun. 1974. Vol. 3. P. 527-530.
  16. Di Sipio L., Pasquetto A., Pelizzi G., Ingletto G., Montenero A. DI (1,10 H-Phenanthrolinium) Tetrachlorodioxouranate, (C12H9N2)2UO2Cl4 // Cryst. Struct. Commun. 1980. Vol. 10. P. 1153-1157.
  17. Perry D.L., Freyberg D.P., Zalkin A. Imidazolium tetrachlorodioxouranate(VI), [C3N2H5]2[UO2Cl4]2- // J. Inorg. Nucl. Chem. 1980. Vol. 42, No. 2. P. 243-245. doi: 10.1016/0022-1902(80)80248-x.
  18. Zalkin A., Perry D., Tsao L., Zhang D. Bis(2-methylimidazolium) Tetrachlorodioxouranate(VI), 2C4H7N2+.UCI4O22- // Acta Crystallogr. 1983. Vol. C39. P. 1186-1189.
  19. Deifel N.P., Cahill C.L. The uranyl tetrachloride anion as a tecton in the assembly of U(VI) hybrid materials // CrystEngComm. 2009. Vol. 11. P. 2739-2744.
  20. Pyrch M.M., Williams J.M., Kasperski M.W., Applegate L.C., Forbes T.Z. Synthesis and spectroscopic characterization of actinyl(VI) tetrahalidecoordination compounds containing 2,2′-bipyridine // Inorg. Chim. Acta. 2020. Vol. 508. 119628.
  21. Surbella III R.G., Andrews M.B., Cahill C.L. Self-assembly of [UO2X4]2- (X¼Cl, Br) dianions with γ substituted pyridinium cations: Structural systematics and uorescence properties // J. Solid State Chem. 2016. Vol. 236. P. 257-271.
  22. Bombieri G., Forsellini G., Graziani R. Structure of Bis(2-pyridylthio-2-pyridinium) Tetrachlorodioxouranate(Vl) // Acta Crystallogr. 1978. Vol. B34. P. 2622-2624.
  23. Schnaars D.D., Wilson R.E. Lattice Solvent and Crystal Phase Effects on the Vibrational Spectra of UO2Cl42- // Inorg. Chem. 2014. Vol. 53. 11036.
  24. Lhoste J., Henry N., Loiseau T., Guyot T., Abraham F. Crystal structures of 2,2′:6′,2″-terpyridine uranyl chlorides molecular assemblies and their luminescence signatures // Polyhedron. 2013. Vol. 50. P. 321-327.
  25. Hashem E., Swinburne A.N., Schulzke C., Evans R.C., Platts J.A., Kerridge A., Natrajan L.S., Baker R.J. Emission spectroscopy of uranium(IV) compounds: a combined synthetic, spectroscopic and computational study // RSC Advances. 2013. Vol. 3. P. 4350-4361.
  26. Prasad N., Govil G. Study of geometrical parameters in N-H...N type of hydrogen Bonds // Proc. Indian Acad. Sci. (Chem. Sci.). 1980. Vol. 89. P. 253-262.
  27. Pospieszna I., Radecka-Paryzek W., Kubicki M. Bis(pyridinium)trans-tetrachloridodioxidouranate(VI) dioxane solvate //Acta Crystallogr. 2008. Vol. E64. m239. doi: 10.1107/S1600536807066949.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».