Uran(VI)fluorid

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 2. februar 2022; checks kræver 2 redigeringer .

Uran(VI)fluorid


Generel
Systematisk navn	Uran(VI)fluorid
Chem. formel	UV 6
Fysiske egenskaber
Molar masse	351,99 g/ mol
Massefylde	5,09 g/cm3 ( faststof, 20°C); 4,9 g/cm3 ( faststof, 50°C); 13,3 g/l (g., 60 °C) [1]
Termiske egenskaber
Temperatur
• smeltning	64,0 °C (1,44 MPa )
• kogning	sublimerer ved 56,4 °C
tredobbelt punkt	64.052 °C ved 151 kPa [1]
Kritisk punkt
• temperatur	230,2 °C [1] °C
• tryk	4,61 MPa [1]
Entalpi
• uddannelse	−2317 kJ/mol
Specifik fordampningsvarme	83.333 J/kg (ved 64°C) [1]
Specifik fusionsvarme	54.167 J/kg (ved 64°C) [1]
Kemiske egenskaber
Opløselighed
• i vand	reagerer
Klassifikation
Reg. CAS nummer	[7783-81-5]
PubChem	24560
Reg. EINECS nummer	232-028-6
SMIL	F[U](F)(F)(F)(F)F
InChI	InChI=1S/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H
RTECS	4720000 YR
CHEBI	30235
ChemSpider	22966 og 23253295
Sikkerhed
Begræns koncentrationen	0,015 mg/m 3 [2]
Toksicitet	ekstremt giftigt , radioaktivt , stærkt oxidationsmiddel
ECB ikoner
NFPA 704	0 fire 3 OKSE
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
Mediefiler på Wikimedia Commons

Uranfluorid (VI) (andre navne - uranhexafluorid , uraniumhexafluorid ) er en binær forbindelse af uran med fluor , gennemsigtige flygtige lysegrå krystaller. Uran-fluorbindingen i den er kovalent . Det har et molekylært krystalgitter . Meget giftig .

Det er den eneste forbindelse af uran, der går over i en gasformig tilstand ved en relativt lav temperatur [1] , og derfor bruges den i vid udstrækning til uranberigelse - adskillelsen af 235 U og 238 U isotoper , et af de vigtigste stadier i produktionen af brændsel til atomreaktorer og uran af våbenkvalitet.

Fysiske egenskaber

Under normale forhold er uranhexafluorid lysegrå eller gennemsigtige flygtige krystaller med en densitet på 5,09 g/cm 3 . Ved atmosfærisk tryk sublimeres det, når det opvarmes til 56,4 ° C, men med en lille stigning i trykket (for eksempel ved opvarmning i en forseglet ampul ) kan det overføres til en væske. Kritisk temperatur 230,2 °C, kritisk tryk 4,61 MPa [1] .

Uranhexafluorid er radioaktivt , hvor alle tre naturligt forekommende uraniumisotoper ( 234U , 235U og 238U ) bidrager til dets radioaktivitet . Den specifikke aktivitet af uranhexafluorid med naturligt indhold af uranisotoper (ikke udtømt og ikke beriget) er 1,7×10 4 Bq /g . Den specifikke aktivitet af forarmet (det vil sige med et reduceret indhold på 235 U) uranhexafluorid er lidt lavere, højt beriget i uran-235 isotopen kan være endnu to størrelsesordener højere og afhænger af graden af berigelse med uran-235 [1] .

Radioaktivitetsværdier refererer til frisklavet materiale, som er fri for alle datternuklider af uran-serien , undtagen uran-234. Over tid, cirka 150 dage efter fremstillingen af forbindelsen, ophobes datterisotoper i uranhexafluorid , og den naturlige radioaktive balance genoprettes med hensyn til koncentrationen af kortlivede datternuklider 234 Th og 231 Th ( alfa-henfaldsprodukter på 238 U og 235 U, henholdsvis); som følge heraf stiger den specifikke aktivitet af det "gamle" uranhexafluorid med det oprindelige naturlige indhold af isotoper til 4,0×10 4 Bq /g [1] .

Densiteten af uranhexafluoriddampe i en bred vifte af tryk og temperaturer kan udtrykkes med formlen:

\rho ={4.291}\cdot 10^{-2}\cdot {\frac {P}{T))+{1,2328}\cdot 10^{4}\cdot {\frac {P} {T^{3}}},

hvor er dampdensiteten, kg/l;

\rho

P

— tryk ( kPa );

T

— absolut temperatur ( K ) [1] .

Damptryk (mmHg) ved temperatur (°C) kan findes ved hjælp af følgende empiriske formler [3] :122 . $P$ $t$

For temperaturområde 0...64 °C (over tørstof, nøjagtighed 0,05%):

\lg P=6.38363+0.0075377~t-{\frac {942.76}{t+183.416)).

For temperaturområde 64...116 °C (over væske, nøjagtighed 0,03%):

\lg P=6.99464-{\frac {1126.296}{t+221.963)).

For temperaturområde 116...230 °C (over væske, nøjagtighed 0,3%):

\lg P=7.69069-{\frac {1683.165}{t+302.148)).

Kemiske egenskaber

Reagerer voldsomt med vand og ved opvarmning med organiske opløsningsmidler; under normale forhold opløses det i organiske opløsningsmidler.

I vekselvirkning med vand dannes uranylfluorid og hydrogenfluorid [1] :

{\mathsf {UF_{6}+2H_{2}O\rightarrow UO_{2}F_{2}+4HF\uparrow ))

Stærkt oxidationsmiddel. I flydende form reagerer det eksplosivt med mange organiske stoffer; derfor kan almindelige kulbrintesmøremidler, tætningsmasser og tætninger ikke bruges i apparater fyldt med uranhexafluorid.

Reagerer ikke med fuldt fluorerede kulbrinter såsom teflon eller perfluoralkaner . Interagerer ikke under normale forhold med ilt og nitrogen , samt med tør luft, men reagerer med vanddamp indeholdt i fugtig luft. I fravær af dampe og spor af vand forårsager det ikke væsentlig korrosion af aluminium , kobber , nikkel , monel metal , aluminium bronze [1] .

Uran(VI)fluorid kan bruges som et fluoreringsmiddel til fremstilling af organiske fluorforbindelser . Ved fluorering af organiske forbindelser reduceres hexafluoridet normalt til urantetrafluorid . Processen med fluorering med uranhexafluorid fortsætter med frigivelse af en stor mængde varme.

Fluorering af umættede organiske forbindelser ledsages af tilsætning af fluor til dobbeltbindingen [4] . Så octafluorpropan er dannet af hexafluorpropylen :

{\mathsf {CF_{3}{\text{-}}CF{\text{=}}CF_{2}+UF_{6}\rightarrow CF_{3}{\text{-}}CF_{ 2}{\text{-}}CF_{3}+UF_{4}}}

+ 424,7 kJ/mol.

Ud fra vinylidenfluorid dannes 1,1,1,2-tetrafluorethan [4] :

{\mathsf {CF_{2}{\text{=}}CH_{2}+UF_{6}\rightarrow CF_{3}{\text{-}}CH_{2}F+UF_{4} }}

+ 344,6 kJ/mol.

Fluorering af trichlorethylen ledsages af dannelsen af 1,2-difluor-1,1,2-trichlorethan [4] :

{\mathsf {CCl_{2}{\text{=}}CHCl+UF_{6}\rightarrow CCl_{2}F{\text{-}}CHClF+UF_{4}}}.

Fluorering af mættede organiske forbindelser med uran(VI)fluorid er ledsaget af substitution af et eller flere hydrogenatomer i den oprindelige forbindelse med fluor [4] :

{\mathsf {CF_{3}{\text{-}}CH_{3}+UF_{6}\højrepil CF_{3}{\text{-}}CH_{2}F+UF_{4} +HF\uparrow }}

+ 219,1 kJ/mol.

Henter

I det russiske nukleare brændselskredsløb : Opnået ved interaktion af uranforbindelser (for eksempel UF 4 tetrafluorid , oxider) med F 2 (i industrien udføres reaktionen i en flamme af en blanding af H 2 og F 2 ) eller nogle andre fluoreringsmidler og derefter renset ved destillation eller centrifugering i en gascentrifuge .
I det amerikanske nukleare brændselskredsløb : Forarbejdet til U 3 O 8 (" uranoxid " eller "yellow cake") opløses uranholdige malme i salpetersyre, hvorved der opnås en opløsning af uranylnitrat UO 2 (NO 3 ) 2 . Rent uranylnitrat opnås ved opløsningsmiddelekstraktion (f.eks. TBP eller D2EHPA ) og udsættes derefter for ammoniak for at give ammoniumdiuranat . Reduktion med brint giver urandioxid UO 2 , som derefter omdannes med flussyre HF til urantetrafluorid UF 4 . Oxidation med fluor giver UF 6 .

Ansøgning

Det bruges til adskillelse af 235 U og 238 U isotoper ved gasdiffusion eller centrifugering for at forsyne forskellige nukleare teknologier med fissilt materiale . Dette producerer en betydelig mængde ubrugt rest (udtømt i uran-235), normalt opbevaret som uranhexafluorid i beholdere. Enorme mængder hexafluorid er nu blevet ophobet på stederne ved berigelsesanlæggene. Den samlede mængde akkumuleret uranhexafluorid i verden i 2010 er omkring 2 millioner tons [4] .

Forarmet uranhexafluorid bruges til fluorering af organiske forbindelser. Opnået under anvendelse af uranhexafluorid som fluoreringsmiddel, octafluorpropan (C 3 F 8 , freon-218, R-218, FC-218) og 1,1,1,2-tetrafluorethan (CF 3 -CFH 2 , freon-134a, R -134, HFC-134a) er en alternativ erstatning for ozonlagsnedbrydende kølemidler. Ozonnedbrydningspotentialet for ODP er nul. 1,2-difluortrichlorethan (CFCl 2 CFClH, freon-122a, R-122a, HCFC-122a) er en alternativ erstatning for ozonnedbrydende fluorchlorcarbon - opløsningsmidler. Det kan bruges som opløsningsmiddel, ekstraktionsmiddel, skummiddel til fremstilling af polymerprodukter, bedøvelsesmiddel til dyr [5] .

Lagre og bortskaffelse

I slutningen af 2010'erne, som et resultat af isotopberigelse af uran, blev der akkumuleret omkring 1,5-2 millioner tons forarmet uran i verden, og yderligere 40-60 tusinde tons forarmet uran tilføjes årligt. [6] Langt størstedelen af dette volumen opbevares som forarmet uranhexafluorid (DUHF) i specielle ståltanke. Med forbedringen af isotopberigelsesteknologier bliver gamle DUHF-aktier nogle gange beriget yderligere. Langtidsopbevaring af så stor en mængde kemisk farlige stoffer er dog uønsket, så der findes teknologier til at omdanne uranhexafluorid til mindre farlige former, såsom uranoxider eller urantetrafluorid UF 4 .

Der er kendte projekter for kemisk forarbejdning af hexafluorid i Frankrig, USA, Rusland og Storbritannien. [6] Produktiviteten af DUHF-konverteringsvirksomheder, der opererer i 2018, er over 60 tusinde tons om året i form af uran. I Frankrig er ombygningen blevet udført siden 1980'erne, for 2018 er kapaciteten 20 tusinde tons om året. I 2000'erne blev to enheder med en kapacitet på 18 tusinde og 13,5 tusinde tons om året taget i brug i USA. En installation med en kapacitet på 7.000 tons bygges i Storbritannien. I Rusland blev den første industrielle installation baseret på fransk teknologi sat i drift i 2009 på et elektrokemisk anlæg i Krasnoyarsk-territoriet. [7] [6] I 2010 blev et anlæg til reduktion af DUHF i lavtemperaturplasma ifølge russisk teknologi sat i drift dér. Kapaciteten af disse to enheder er omkring 10.000 tons om året. Alle disse planter modtager uranoxid og hydrogenfluorid . Også på det kemiske anlæg i Angarsk udvikles et pilotdemonstrationsanlæg "Kedr" med en kapacitet på 2 tusinde tons om året med produktion af urantetrafluorid ved hjælp af DUHF-reduktionsteknologien i en brintflamme.

Fare

Biofare

I Rusland - fareklasse 1, den maksimale engangs- MPC i luften af arbejdsområdet - 0,015 mg/m 3 (1998) [2] . I USA er ACGIH enkelteksponeringstærsklen 0,6 mg/m 3 (1995).

Et ekstremt ætsende stof, der tærer ethvert levende organisk stof med dannelse af kemiske forbrændinger. I tilfælde af kontakt anbefales det at skylle med rigeligt vand. Udsættelse for dampe og aerosoler forårsager lungeødem . Absorberes i kroppen gennem lungerne eller mave-tarmkanalen. Meget giftig, forårsager alvorlig forgiftning. Det har en kumulativ effekt med skader på lever og nyrer.

Uran er svagt radioaktivt. Forurening af miljøet med uranforbindelser skaber risiko for strålingsulykker.

Under normale forhold er det et hurtigt fordampende fast stof. Partialdamptrykket er 14 kPa. Der dannes hurtigt en farlig koncentration af dampe omkring det faste stof.

Kemisk fare

Reagerer voldsomt med vand, inklusive atmosfærisk fugt og danner UO 2 F 2 ( uranylfluorid ) og hydrogenfluorid HF.

Stoffet er et stærkt oxidationsmiddel. Reagerer godt med organiske stoffer. Reagerer langsomt med mange metaller og danner metalfluorider. Aggressiv over for gummi og mange plastik. Reagerer med aromatiske forbindelser som benzen og toluen.

Brandfare

Ikke brændbart, men udsender ved opvarmning (også ved brand) ætsende giftige dampe. Brug ikke vand til at slukke en brand. Brugen af pulver og kuldioxidslukningsmidler er acceptabel.

Noter

↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Bilag II. Egenskaber for UF 6 og dets reaktionsprodukter. I: Midlertidig vejledning om sikker transport af uranhexafluorid Arkiveret 10. september 2016 på Wayback Machine . — (IAEA-TECDOC-608). - IAEA, Wien, 1991. - ISSN 1011-4289.
↑ 1 2 URANHEXAFLUORID . Hentet 21. oktober 2016. Arkiveret fra originalen 15. december 2019. (ubestemt)
↑ Uranberigelse / Ed. S. Villani. — M.: Energoatomizdat, 1983, 320 s.
↑ 1 2 3 4 5 Orekhov V. T., Rybakov A. G., Shatalov V. V. Brug af forarmet uranhexafluorid i organisk syntese. - M. : Energoatomizdat, 2007. - 112 s. - ISBN 978-5-283-03261-0 .
↑ Industrielle organofluorprodukter: Ref. ed. / B. N. Maksimov, V. G. Barabanov, I. L. Serushkin m.fl. - 2. udgave, revideret. og yderligere - Sankt Petersborg. : "Kemi", 1996. - 544 s. — ISBN 5-7245-1043-X .
↑ 1 2 3 Arven efter befæstning . Hentet 10. november 2019. Arkiveret fra originalen 11. november 2020. (ubestemt)
↑ Dekonvertering af DUHF - sådan gøres det i Zelenogorsk . Hentet 10. november 2019. Arkiveret fra originalen 10. november 2019. (ubestemt)