WikiSort.ru - Не сортированное

Фторид урана
Общие
Систематическое наименование	Фторид урана(VI)
Хим. формула	UF6
Физические свойства
Молярная масса	351,99 г/моль
Плотность	5,09 г/см3 (тв., 20 °C); 4,9 г/см3 (тв., 50 °C); 13,3 г/л (г., 60 °C)[1]
Термические свойства
Т. плав.	64,0 °C (1,44 МПа)
Т. кип.	возгоняется при 56,4 °C
Тройная точка	64,052 °C при 151 кПа[1]
Кр. темп.	230,2 °C[1] °C
Кр. давл.	4,61 МПа[1]
Энтальпия образования	−2317 кДж/моль
Удельная теплота испарения	83,333 Дж/кг (при 64 °C)[1]
Удельная теплота плавления	54,167 Дж/кг (при 64 °C)[1]
Химические свойства
Растворимость в воде	реагирует
Классификация
Рег. номер CAS	[7783-81-5]
PubChem	24560
Рег. номер EINECS	232-028-6
SMILES	F[U](F)(F)(F)(F)F
InChI	1S/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6 SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H
RTECS	YR4720000
ChEBI	30235
ChemSpider	22966 и 23253295
Безопасность
Токсичность	0 4 3 OX
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Фтори́д ура́на (VI) (другие названия — гексафторид урана, шестифтористый уран) — бинарное соединение урана со фтором, прозрачные летучие светло-серые кристаллы. Связь уран-фтор в нём носит ковалентный характер. Обладает молекулярной кристаллической решеткой. Очень ядовит.

Является единственным соединением урана, переходящим в газообразное состояние при относительно низкой температуре^[1], в связи с этим широко используется в обогащении урана — разделении изотопов ²³⁵U и ²³⁸U, одном из основных этапов производства топлива для ядерных реакторов.

Физические свойства

При нормальных условиях гексафторид урана представляет собой светло-серые или прозрачные летучие кристаллы с плотностью 5,09 г/см³. При атмосферном давлении возгоняется при нагреве до 56,4 °C, однако при небольшом увеличении давления (например, при нагреве в запаянной ампуле) может быть переведён в жидкость. Критическая температура 230,2 °C, критическое давление 4,61 МПа^[1].

Гексафторид урана радиоактивен, вклад в его радиоактивность вносят все три природных изотопа урана (²³⁴U, ²³⁵U и ²³⁸U). Удельная активность гексафторида урана с природным содержанием изотопов урана (не обеднённого и не обогащённого) составляет 1,7×10⁴ Бк/г. Удельная активность обеднённого (то есть с уменьшенным содержанием ²³⁵U) гексафторида урана несколько ниже, высокообогащённого по изотопу уран-235 может быть даже на два порядка выше и зависит от степени обогащения ураном-235^[1].

Величины радиоактивности относятся к свежеприготовленному веществу, в котором отсутствуют все дочерние нуклиды уранового ряда, кроме урана-234. С течением времени, через примерно 150 дней после получения соединения в гексафториде урана накапливаются дочерние изотопы и восстанавливается естественное радиоактивное равновесие по концентрации короткоживущих дочерних нуклидов ²³⁴Th и ²³¹Th (продуктов альфа-распада ²³⁸U и ²³⁵U, соответственно); в результате удельная активность «старого» гексафторида урана с исходно природным содержанием изотопов увеличивается до 4,0×10⁴ Бк/г^[1].

Плотность паров гексафторида урана в большом диапазоне давлений и температур может быть выражена формулой:

${\displaystyle \rho ={4,291}\cdot 10^{-2}\cdot {\frac {P}{T}}+{1,2328}\cdot 10^{4}\cdot {\frac {P}{T^{3}}},}$

где ${\displaystyle \rho }$  — плотность пара, кг/л;

${\displaystyle P}$  — давление (кПа);

${\displaystyle T}$  — абсолютная температура (К)^[1].

Давление паров при температуре ${\displaystyle t}$ , выраженной в градусах Цельсия в диапазоне от 0 до 64 °C:

${\displaystyle \lg {\frac {P}{10^{5}}}=3,50853+0,0075377~t-{\frac {942,76}{t+183,416}}.}$

Химические свойства

Бурно реагирует с водой и при нагревании с органическими растворителями; при обычных условиях растворяется в органических растворителях.

Взаимодействуя с водой, образует фторид уранила и фтороводород^[1]:

${\displaystyle {\mathsf {UF_{6}+2H_{2}O\rightarrow UO_{2}F_{2}+4HF}}}$

Сильный окислитель. В жидком виде реагирует со многими органическими веществами со взрывом, поэтому в аппаратах, заполняемых гексафторидом урана, нельзя использовать обычные углеводородные смазки, герметизирующие замазки и уплотнители.

Не реагирует с полностью фторированными углеводородами, такими как тефлон или перфторалканы. Не взаимодействует при нормальных условиях с кислородом и азотом, а также с сухим воздухом, однако реагирует с парами воды, содержащимися во влажном воздухе. В отсутствие паров и следов воды не вызывает существенной коррозии алюминия, меди, никеля, монель-металла, алюминиевой бронзы^[1].

Фторид урана(VI) может быть использован в качестве фторирующего реагента в производстве фторорганических соединений. При фторировании органических соединений гексафторид обычно восстанавливается до тетрафторида урана. Процесс фторирования гексафторидом урана идёт с выделением большого количества тепла.

Фторирование непредельных органических соединений сопровождается присоединением фтора по двойной связи^[2]. Так, из гексафторпропилена образуется октафторпропан:

${\displaystyle {\mathsf {CF_{3}{\text{-}}CF{\text{=}}CF_{2}+UF_{6}\rightarrow CF_{3}{\text{-}}CF_{2}{\text{-}}CF_{3}+UF_{4}}}}$ + 424,7 кДж/моль.

Из фтористого винилиденфторида образуется 1,1,1,2-тетрафторэтан^[2]:

${\displaystyle {\mathsf {CF_{2}{\text{=}}CH_{2}+UF_{6}\rightarrow CF_{3}{\text{-}}CH_{2}F+UF_{4}}}}$ + 344,6 кДж/моль.

Фторирование трихлорэтилена сопровождается образованием 1,2-дифтор-1,1,2-трихлорэтана^[2]:

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

Фторирование предельных органических соединений фторидом урана(VI) сопровождается замещением одного или нескольких атомов водорода в исходном соединении на фтор^[2]:

${\displaystyle {\mathsf {CF_{3}{\text{-}}CH_{3}+UF_{6}\rightarrow CF_{3}{\text{-}}CH_{2}F+UF_{4}+HF}}}$ + 219,1 кДж/моль.

Получение

1. В российском ядерном топливном цикле: Получается взаимодействием соединений урана (например тетрафторида UF₄, оксидов) с F₂ (в промышленности реакцию проводят в пламени смеси H₂ и F₂) или некоторыми другими фторирующими агентами, а затем очищают ректификацией или центрифугированием в газовой центрифуге.
2. В американском ядерном топливном цикле: Переработанные в U₃O₈ («закись-окись урана» или «жёлтый кек») урансодержащие руды растворяют в азотной кислоте, получая раствор уранилнитрата UO₂(NO₃)₂. Чистый нитрат уранила получается с помощью жидкостной экстракции (например ТБФ или Д2ЭГФК), а затем, подвергаясь воздействию аммиака, получается диуранат аммония. Восстановление водородом даёт диоксид урана UO₂, который затем превращается с помощью плавиковой кислоты HF в тетрафторид урана UF₄. Окисление фтором даёт UF₆.

Применение

Применяется при разделении изотопов ²³⁵U и ²³⁸U методами газовой диффузии или центрифугирования для обеспечения делящимся веществом различных ядерных технологий. При этом образуется значительное количество неиспользуемых остатков (обеднённых по урану-235), обычно хранимых в виде гексафторида урана в контейнерах. Ныне на площадках при обогатительных заводах накоплены огромные количества гексафторида. Общее количество накопившегося гексафторида урана в мире на 2010 г. составляет около 2 млн тонн^[2].

Обеднённый гексафторид урана используют для фторирования органических соединений. Получаемые с использованием гексафторида урана в качестве фторирующего агента октафторпропан (C₃F₈, хладон-218, R-218, FC-218) и 1,1,1,2-тетрафторэтан (CF₃-CFH₂, хладон-134a, R-134, HFC-134a) являются альтернативной заменой озоноразрушающим хладоагентам. Озоноразрушающий потенциал ODP равен нулю. 1,2-дифтортрихлорэтан (CFCl₂CFClH, хладон-122а, R-122a, HCFC-122a) является альтернативной заменой озоноразрушающих фторхлоруглеродных растворителей. Его можно применить в качестве растворителя, экстрагента, вспенивающего агента при производстве полимерных изделий, анестетика для животных^[3].

Опасность

Биологическая опасность

В России класс опасности 1, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны 0,015 мг/м³ (1998 год)^[4]. В США предельный пороговый уровень однократного воздействия согласно ACGIH 0,6 мг/м³ (1995 год).

Чрезвычайно едкое вещество, разъедающее любую живую органику с образованием химических ожогов. При контакте рекомендуется промывка большим количеством воды. Воздействие паров и аэрозолей вызывает отёк лёгких. Всасывается в организм через лёгкие или желудочно-кишечный тракт. Очень токсичен, вызывает тяжёлые отравления. Обладает кумулятивным эффектом с поражением печени и почек.

Уран слаборадиоактивен. Загрязнение окружающей среды соединениями урана создаёт риск радиационных аварий.

В нормальных условиях представляет собой быстро испаряющееся твёрдое вещество. Парциальное давление паров 14 кПа. Вокруг твёрдого вещества быстро образуется опасная концентрация паров.

Пожарная опасность

Не горюч, но при нагреве (в том числе в огне) выделяет едкие токсичные пары. Запрещается применение воды при тушении пожара. Допустимо применение порошковых и углекислотных средств тушения.

	Фторид урана(VI) на Викискладе

Примечания