Uranhexafluorid

Uranhexafluorid

Namn
IUPAC-namn Uranhexafluorid Uran(VI)fluorid
Identifierare
CAS-nummer	7783-81-5   Y
3D-modell ( JSmol )	Interaktiv bild
Förkortningar	hex
ChEBI	CHEBI:30235   Y
ChemSpider	22966   Y
ECHA InfoCard	100.029.116
EG-nummer	232-028-6
Gmelin Referens	2923
PubChem CID	24560
RTECS-nummer	4720000 YR
UNII	N06GJ1D94J   Y
FN-nummer	2978 (<1 % 235 U) 2977 (>1 % 235 U)
CompTox Dashboard ( EPA )	DTXSID4074566
InChI InChI=1S/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6   Y Nyckel: SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H   Y InChI=1/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6/rF6U/cl-7(2,3,4,5)6 Nyckel: SANRKQGLYCLAFE-IIYYNVFAAT
LEDER F[U](F)(F)(F)(F)F
Egenskaper
Kemisk formel	UF 6
Molar massa	352,02 g/mol
Utseende	Färglöst fast material
Densitet	5,09 g/cm3 , fast
Kokpunkt	56,5 °C (133,7 °F; 329,6 K) (sublimerar, vid atmosfärstryck)
Vattenlöslighet	Hydrolyserar
Löslighet	Löslig i kloroform , CCl 4 , flytande klor och brom   Löser i nitrobensen ; 151 kPa)
Strukturera
Kristallstruktur	Ortorhombic , OP28
Rymdgrupp	Pnma, nr 62
Koordinationsgeometri	Octahedral ( Oh )
Dipolmoment	0
termokemi
Std molär entropi ( S ⦵ 298 )	Fast, 227,8±1,3 J·K −1 ·mol −1   Gasformig, 377,8±1,3 J·K −1 ·mol −1
Std formationsentalpi ( Δ f H ⦵ 298 )	Fast, -2197,7±1,8 kJ ·mol -1   Gasformig, −2148,1±1,8 kJ·mol −1
Faror
Arbetsmiljö och hälsa (OHS/OSH):
Huvudsakliga faror	Giftigt, frätande, radioaktivt
GHS- märkning :
Piktogram
Signalord	Fara
Faroangivelser	H300 , H330 , H373 , H411
NFPA 704 (branddiamant)	4 0 2 W OX
Flampunkt	Ej brandfarlig
Säkerhetsdatablad (SDS)	ICSC 1250
Besläktade föreningar
Andra anjoner	Uranhexaklorid
Andra katjoner	Neptuniumhexafluorid Plutoniumhexafluorid
Relaterade uranfluorider	Uran(III)fluorid Uran(IV)fluorid Uran(V)fluorid
Om inte annat anges ges data för material i standardtillstånd (vid 25 °C [77 °F], 100 kPa).   Y ( vad är Y N ?) Infobox referenser

Uranhexafluorid ( UF6 med
_hex ), (ibland kallad " " ) är en oorganisk förening formeln _UF6 . Uranhexafluorid är ett flyktigt vitt fast ämne som reagerar med vatten och frigör frätande fluorvätesyra . Föreningen reagerar milt med AlF3 _aluminium och bildar ett tunt ytskikt av som motstår all ytterligare reaktion från substansen. UF ₆ används för att anrika uran , som producerar bränsle för kärnreaktorer och kärnvapen .

Förberedelse

Mald uranmalm — U ₃ O ₈ eller " yellowcake " — löses i salpetersyra , vilket ger en lösning av uranylnitrat UO ₂ (NO ₃ ) ₂ . Rent uranylnitrat erhålls genom lösningsmedelsextraktion och behandlas sedan med ammoniak för att producera ammoniumdiuranat ("ADU", (NH ₄ ) ₂ U ₂ O ₇ ). Reduktion med väte ger UO ₂ , som omvandlas med fluorvätesyra (HF) till urantetrafluorid , UF ₄ . Oxidation med fluor ger UF ₆ .

Under kärnteknisk upparbetning reagerar uran med klortrifluorid för att ge UF ₆ :

U + 2 ClF ₃ → UF ₆ + Cl ₂

Egenskaper

Fysikaliska egenskaper

Vid atmosfärstryck sublimeras den vid 56,5 °C.

UF ₆ i en glasampull .

Fasta tillståndsstrukturen bestämdes genom neutrondiffraktion vid 77 K och 293 K.

• 

  Ball-and-stick-modell av enhetscellen av uranhexafluorid

• 

  Bindningslängder och vinklar för gasformig uranhexafluorid

Kemiska egenskaper

Det har visats att uranhexafluorid är en oxidant och en Lewis-syra som kan binda till fluorid ; till exempel rapporteras reaktionen av koppar(II)fluorid med uranhexafluorid i acetonitril att bilda koppar(II)heptafluorouranat(VI), Cu( _UF7 ) ₂ .

Polymera uran(VI)fluorider innehållande organiska katjoner har isolerats och karakteriserats genom röntgendiffraktion.

Tillämpning i bränslecykeln

Fasdiagram av UF ₆ .

Som en av de mest flyktiga föreningarna av uran är uranhexafluorid relativt bekväm att bearbeta och används i båda de viktigaste urananrikningsmetoderna , nämligen gasdiffusion och gascentrifugmetoden . Eftersom trippelpunkten för UF ₆ —64 °C (147 °F; 337 K) och 152 kPa (22 psi; 1,5 atm)— ligger nära omgivningsförhållandena, kan fasövergångar uppnås i en bearbetningsanläggning med lite termodynamiskt arbete .

Fluor har bara en enda naturligt förekommande stabil isotop, så isotopologer av UF ₆ skiljer sig i sin molekylvikt baserat enbart på den närvarande uranisotopen . Denna skillnad är grunden för den fysiska separationen av isotoper vid anrikning.

Alla andra uranfluorider är icke-flyktiga fasta ämnen som är koordinationspolymerer .

Omvandlingsfaktorn för ²³⁸ U-isotopologen av UF ₆ ("hex") till "U-massa" är 0,676.

Gasdiffusion kräver cirka 60 gånger så mycket energi som gascentrifugeringsprocessen: gasformigt diffusionsproducerat kärnbränsle producerar 25 gånger mer energi än vad som används i diffusionsprocessen, medan centrifugframställt bränsle producerar 1 500 gånger mer energi än vad som används i centrifugen bearbeta.

Utöver dess användning vid anrikning har uranhexafluorid använts i en avancerad upparbetningsmetod ( fluorid volatility ), som utvecklades i Tjeckien . I denna process använt kärnbränsle med fluorgas för att omvandla oxiderna eller elementära metaller till en blandning av fluorider. Denna blandning destilleras sedan för att separera de olika materialklasserna. Vissa klyvningsprodukter bildar icke-flyktiga fluorider som kvarstår som fasta ämnen och kan sedan antingen förberedas för lagring som kärnavfall eller vidarebearbetas antingen genom solvatiseringsbaserade metoder eller elektrokemiskt .

Urananrikning producerar stora mängder utarmat uranhexafluorid , eller DUF ₆ , som avfallsprodukt. Långtidslagring av DUF ₆ innebär miljö-, hälso- och säkerhetsrisker på grund av dess kemiska instabilitet. När UF ₆ utsätts för fuktig luft, reagerar den med vattnet i luften och producerar UO ₂ F ₂ ( uranylfluorid ) och HF ( vätefluorid ) som båda är mycket frätande och giftiga. År 2005 inhystes 686 500 ton DUF ₆ i 57 122 lagringscylindrar belägna nära Portsmouth, Ohio ; Oak Ridge, Tennessee ; och Paducah, Kentucky . Förvaringscylindrar måste inspekteras regelbundet för tecken på korrosion och läckor. Den beräknade livslängden för stålcylindrarna mäts i decennier.

Det har inträffat flera olyckor med uranhexafluorid i USA, inklusive en cylinderfyllningsolycka och materialutsläpp vid Sequoyah Fuels Corporation 1986. Den amerikanska regeringen har konverterat DUF ₆ till fast uranoxid för bortskaffande. Sådan bortskaffande av hela DUF ₆ -lagret kan kosta allt från $ 15 miljoner till $450 miljoner.

• 

  Sprucken 14-tons UF _6- transportcylinder. 1 dödsfall, dussintals skadade. ~29500 lbs material släpptes. Sequoyah Fuels Corporation 1986.

• 

  DUF ₆ förråd på avstånd

• 

  DUF ₆ cylindrar: målad (vänster) och korroderad (höger)

Vidare läsning

• Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie , System Nr. 55, Uran, Teil A, sid. 121–123.
• Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie , System Nr. 55, Uran, Teil C 8, sid. 71–163.
• R. DeWitt: Uraniumhexafluorid: En undersökning av de fysikalisk-kemiska egenskaperna , Teknisk rapport, GAT-280; Goodyear Atomic Corp., Portsmouth, Ohio; 12 augusti 1960; doi : 10.2172/4025868 .
•   Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt , Stephen F. Wolf: Uranium Archived 2012-01-18 at the Wayback Machine , i: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements , Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1 , sid. 253-698; doi : 10.1007/1-4020-3598-5_5 (sid. 530–531, 557–564).
• US-patent 2535572: Framställning av _UF6 ; 26 december 1950.
• US-patent 5723837: Uraniumhexafluoridrening ; 3 mars 1998.

externa länkar

• Simon Cotton (Uppingham School, Rutland, Storbritannien): Uranium Hexafluoride .
• Uranhexafluorid (UF ₆ ) – Fysikaliska och kemiska egenskaper hos UF ₆ och dess användning vid uranbearbetning – Uranium Hexafluoride och dess egenskaper Arkiverad 2012-01-27 på Wayback Machine
• Import av västerländskt utarmat uranhexafluorid (uransvansar) till Ryssland [död länk 30 juni 2017]
• Uranhexafluorid på www.webelements.com