Fluorura de uraniu (VI).

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 2 februarie 2022; verificările necesită 2 modificări .

Fluorura de uraniu (VI).


General
Nume sistematic	Fluorura de uraniu (VI).
Chim. formulă	UV 6
Proprietăți fizice
Masă molară	351,99 g/ mol
Densitate	5,09 g/cm3 ( solid, 20°C); 4,9 g/cm3 ( solid, 50°C); 13,3 g/l (g., 60 °C) [1]
Proprietati termice
Temperatura
• topirea	64,0 °C (1,44 MPa )
• fierbere	se sublimează la 56,4 °C
punct triplu	64,052 °C la 151 kPa [1]
Punct critic
• temperatura	230,2 °C [1] °C
• presiune	4,61 MPa [1]
Entalpie
• educaţie	−2317 kJ/mol
Căldura specifică de vaporizare	83,333 J/kg (la 64°C) [1]
Căldura specifică de fuziune	54,167 J/kg (la 64°C) [1]
Proprietăți chimice
Solubilitate
• in apa	reactioneaza
Clasificare
Reg. numar CAS	[7783-81-5]
PubChem	24560
Reg. numărul EINECS	232-028-6
ZÂMBETE	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 și 23253295
Siguranță
Limitați concentrația	0,015 mg/m 3 [2]
Toxicitate	extrem de toxic , radioactiv , agent oxidant puternic
Pictograme BCE
NFPA 704	0 patru 3 BOU
Datele se bazează pe condiții standard (25 °C, 100 kPa), dacă nu este menționat altfel.
Fișiere media la Wikimedia Commons

Fluorura de uraniu (VI) (alte denumiri - hexafluorura de uraniu , hexafluorura de uraniu ) este un compus binar al uraniului cu fluor , cristale transparente volatile de culoare gri deschis. Legătura uraniu-fluor din el este covalentă . Are o rețea cristalină moleculară . Foarte otravitoare .

Este singurul compus al uraniului care trece în stare gazoasă la o temperatură relativ scăzută [1] , și de aceea este utilizat pe scară largă în îmbogățirea uraniului - separarea izotopilor 235 U și 238 U , una dintre principalele etape ale producției. de combustibil pentru reactoare nucleare și uraniu pentru arme.

Proprietăți fizice

În condiţii normale , hexafluorura de uraniu este gri deschis sau cristale volatile transparente cu o densitate de 5,09 g/ cm3 . La presiunea atmosferică , se sublimează atunci când este încălzit la 56,4 ° C, cu toate acestea, cu o ușoară creștere a presiunii (de exemplu, atunci când este încălzit într-o fiolă sigilată ), poate fi transferat într-un lichid. Temperatura critică 230,2 °C, presiune critică 4,61 MPa [1] .

Hexafluorura de uraniu este radioactivă , toți cei trei izotopi de uraniu naturali ( 234U , 235U și 238U ) contribuind la radioactivitatea sa . Activitatea specifică a hexafluorurii de uraniu cu conținut natural de izotopi de uraniu (nesărăcit și neîmbogățit) este de 1,7×10 4 Bq /g . Activitatea specifică a hexafluorurii de uraniu sărăcit (adică cu un conținut redus de 235 U) este puțin mai mică, foarte îmbogățită în izotopul uraniu-235 poate fi chiar cu două ordine de mărime mai mare și depinde de gradul de îmbogățire cu uraniu-235. [1] .

Valorile radioactivității se referă la materialul proaspăt preparat, care nu conține toți nuclizii fii din seria uraniului , cu excepția uraniului-234. De-a lungul timpului, la aproximativ 150 de zile de la prepararea compusului, izotopii fii se acumulează în hexafluorura de uraniu și echilibrul radioactiv natural este restabilit în ceea ce privește concentrația de nuclizi fii de scurtă durată 234 Th și 231 Th ( produși de descompunere alfa de 238 U și 235 U, respectiv); ca urmare, activitatea specifică a „vechii” hexafluoruri de uraniu cu conținutul natural inițial de izotopi crește la 4,0×10 4 Bq /g [1] .

Densitatea vaporilor de hexafluorură de uraniu într-o gamă largă de presiuni și temperaturi poate fi exprimată prin formula:

\rho ={4.291}\cdot 10^{-2}\cdot {\frac {P}{T))+{1.2328}\cdot 10^{4}\cdot {\frac {P} {T^{3}}},

unde este densitatea vaporilor, kg/l;

\rho

P

— presiunea ( kPa );

T

— temperatura absolută ( K ) [1] .

Presiunea vaporilor (mmHg) la temperatura (°C) poate fi găsită folosind următoarele formule empirice [3] :122 . $P$ $t$

Pentru intervalul de temperatură 0...64 °C (peste solide, precizie 0,05%):

\lg P=6,38363+0,0075377~t-{\frac {942,76}{t+183,416)).

Pentru intervalul de temperatură 64...116 °C (peste lichid, precizie 0,03%):

\lg P=6,99464-{\frac {1126,296}{t+221,963)).

Pentru intervalul de temperatură 116...230 °C (peste lichid, precizie 0,3%):

\lg P=7,69069-{\frac {1683,165}{t+302,148)).

Proprietăți chimice

Reacționează violent cu apa și când este încălzit cu solvenți organici; în condiții normale, se dizolvă în solvenți organici.

Interacționând cu apa, formează fluorură de uranil și fluorură de hidrogen [ 1] :

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

Oxidant puternic. Sub formă lichidă, reacționează exploziv cu multe substanțe organice; prin urmare, lubrifianții obișnuiți cu hidrocarburi, chiturile de etanșare și etanșările nu pot fi utilizați în aparatele umplute cu hexafluorură de uraniu.

Nu reacționează cu hidrocarburile complet fluorurate, cum ar fi teflonul sau perfluoroalcanii . Nu interactioneaza in conditii normale cu oxigenul si azotul , precum si cu aerul uscat, dar reactioneaza cu vaporii de apa continuti in aerul umed. În absența vaporilor și a urmelor de apă, nu provoacă coroziune semnificativă a aluminiului , cuprului , nichelului , metalului monel , bronzului aluminiului [1] .

Fluorura de uraniu (VI) poate fi utilizată ca agent de fluorurare în producția de compuși organofluorinați . În fluorurarea compușilor organici, hexafluorura este de obicei redusă la tetrafluorura de uraniu . Procesul de fluorurare cu hexafluorură de uraniu are loc cu eliberarea unei cantități mari de căldură.

Fluorurarea compușilor organici nesaturați este însoțită de adăugarea de fluor la legătura dublă [4] . Deci, octafluorpropanul se formează din hexafluorpropilenă :

{\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.

Din fluorură de viniliden se formează 1,1,1,2-tetrafluoretan [4] :

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

+ 344,6 kJ/mol.

Fluorurarea tricloretilenei este însoțită de formarea de 1,2-difluor-1,1,2-tricloretan [4] :

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

Fluorurarea compușilor organici saturați cu fluorură de uraniu (VI) este însoțită de înlocuirea unuia sau mai multor atomi de hidrogen în compusul inițial cu fluor [4] :

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

+ 219,1 kJ/mol.

Obținerea

În ciclul combustibilului nuclear rus : Obținut prin interacțiunea compușilor de uraniu (de exemplu , tetrafluorura de UF4 , oxizi ) cu F2 ( în industrie, reacția se realizează într-o flacără a unui amestec de H2 și F2 ) sau alți agenți de fluorurare și apoi purificați prin distilare sau centrifugare într-o centrifugă cu gaz .
În ciclul combustibilului nuclear american : Procesat în U 3 O 8 (" oxid de uraniu " sau " turtă galbenă " ), minereurile care conțin uraniu sunt dizolvate în acid azotic, obținându-se o soluție de azotat de uranil UO 2 (NO 3 ) 2 . Nitratul de uranil pur este obținut prin extracție cu solvent (de exemplu, TBP sau D2EHPA ) și apoi expus la amoniac pentru a da diuranat de amoniu . Reducerea cu hidrogen dă dioxid de uraniu UO 2 , care este apoi transformat cu acid fluorhidric HF în tetrafluorură de uraniu UF 4 . Oxidarea cu fluor dă UF 6 .

Aplicație

Este utilizat la separarea izotopilor de 235 U și 238 U prin difuzie gazoasă sau centrifugare pentru a furniza diferite tehnologii nucleare cu material fisionabil . Aceasta produce o cantitate semnificativă de reziduuri nefolosite (sărăcite în uraniu-235), depozitate de obicei sub formă de hexafluorură de uraniu în recipiente. Cantități uriașe de hexafluorură au fost acum acumulate la locurile de la uzinele de îmbogățire. Cantitatea totală de hexafluorură de uraniu acumulată în lume în 2010 este de aproximativ 2 milioane de tone [4] .

Hexafluorura de uraniu sărăcit este utilizată pentru fluorurarea compușilor organici. Obținut folosind hexafluorura de uraniu ca agent de fluorurare, octafluorpropan (C3F8 , freon - 218, R-218, FC-218) și 1,1,1,2-tetrafluoretan (CF3- CFH2 , freon-134a, R) . -134, HFC-134a) sunt un înlocuitor alternativ pentru agenții frigorifici care epuizează stratul de ozon. Potențialul de epuizare a stratului de ozon al ODP este zero. 1,2-difluorotricloretanul (CFCl 2 CFClH, freon-122a, R-122a, HCFC-122a) este un înlocuitor alternativ pentru solvenții cu fluoroclorocarburi care epuizează stratul de ozon . Poate fi folosit ca solvent, extractant, agent de spumare la producerea produselor polimerice, anestezic pentru animale [5] .

Stocuri și eliminare

La sfârșitul anilor 2010, ca urmare a îmbogățirii cu izotopi a uraniului, în lume s-au acumulat aproximativ 1,5-2 milioane de tone de uraniu sărăcit și se adaugă anual alte 40-60 de mii de tone de uraniu sărăcit. [6] Marea majoritate a acestui volum este stocată ca hexafluorură de uraniu sărăcit (DUHF) în rezervoare speciale din oțel. Odată cu îmbunătățirea tehnologiilor de îmbogățire cu izotopi, stocurile vechi de DUHF sunt uneori îmbogățite și mai mult. Cu toate acestea, depozitarea pe termen lung a unei cantități atât de mari de substanțe periculoase din punct de vedere chimic este nedorită, astfel încât există tehnologii de transformare a hexafluorurii de uraniu în forme mai puțin periculoase, cum ar fi oxizii de uraniu sau tetrafluorura de uraniu UF 4 .

Există proiecte cunoscute pentru prelucrarea chimică a hexafluorurii în Franța, SUA, Rusia și Marea Britanie. [6] Productivitatea întreprinderilor de conversie DUHF care operează în 2018 este de peste 60 de mii de tone pe an în ceea ce privește uraniu. În Franța, conversia se realizează încă din anii 1980, pentru 2018 capacitatea fiind de 20 de mii de tone pe an. În anii 2000, în Statele Unite au fost puse în funcțiune două unități cu o capacitate de 18 mii și 13,5 mii de tone pe an. În Marea Britanie se construiește o instalație cu o capacitate de 7.000 de tone. În Rusia, prima instalație industrială bazată pe tehnologie franceză a fost pusă în funcțiune în 2009 la o fabrică electrochimică din teritoriul Krasnoyarsk. [7] [6] În 2010, acolo a fost pusă în funcțiune o instalație pentru reducerea DUHF în plasmă de joasă temperatură conform tehnologiei rusești. Capacitatea acestor două unități este de aproximativ 10.000 de tone pe an. Toate aceste plante primesc oxid de uraniu și fluorură de hidrogen . De asemenea, la uzina chimică Angarsk se dezvoltă o instalație pilot demonstrativă „Kedr” cu o capacitate de 2 mii de tone pe an cu producția de tetrafluorură de uraniu folosind tehnologia de reducere DUHF în flacără de hidrogen.

Pericol

Risc biologic

În Rusia - clasa de pericol 1, MPC maxim o singură dată în aerul zonei de lucru - 0,015 mg / m 3 (1998) [2] . În SUA, pragul de expunere unică ACGIH este de 0,6 mg/m 3 (1995).

O substanță extrem de caustică care corodează orice materie organică vie cu formarea de arsuri chimice. În caz de contact, se recomandă spălarea cu multă apă. Expunerea la vapori și aerosoli provoacă edem pulmonar . Absorbit în organism prin plămâni sau tractul gastrointestinal. Foarte toxic, provoacă otrăvire severă. Are un efect cumulativ cu leziuni ale ficatului și rinichilor.

Uraniul este slab radioactiv. Poluarea mediului înconjurător cu compuși de uraniu creează riscul accidentelor de radiații.

În condiții normale , este un solid care se evaporă rapid. Presiunea parțială a vaporilor este de 14 kPa. În jurul solidului se formează rapid o concentrație periculoasă de vapori.

Pericol chimic

Reacționează violent cu apa, inclusiv cu umiditatea atmosferică, formând UO 2 F 2 ( fluorură de uranil ) și fluorură de hidrogen HF.

Substanța este un agent oxidant puternic. Reacționează bine cu substanțele organice. Reacționează lent cu multe metale pentru a forma fluoruri metalice. Agresiv pentru cauciuc și multe materiale plastice. Reacționează cu compuși aromatici precum benzenul și toluenul.

Pericol de incendiu

Nu este combustibil, dar atunci când este încălzit (inclusiv la foc) emite vapori caustici toxici. Nu folosiți apă pentru a stinge un incendiu. Utilizarea de pulbere și agenți de stingere cu dioxid de carbon este acceptabilă.

Note

↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Anexa II. Proprietățile UF 6 și ale produșilor săi de reacție. În: Ghid interimar privind transportul în siguranță al hexafluorurii de uraniu Arhivat 10 septembrie 2016 la Wayback Machine . — (IAEA-TECDOC-608). - AIEA, Viena, 1991. - ISSN 1011-4289.
↑ 1 2 HEXAFLUORURĂ DE URANIU . Preluat la 21 octombrie 2016. Arhivat din original la 15 decembrie 2019. (nedefinit)
↑ Îmbogățirea uraniului / Ed. S. Villani. — M.: Energoatomizdat, 1983, 320 p.
↑ 1 2 3 4 5 Orehov V. T., Rybakov A. G., Shatalov V. V. Utilizarea hexafluorurii de uraniu sărăcit în sinteza organică. - M. : Energoatomizdat, 2007. - 112 p. - ISBN 978-5-283-03261-0 .
↑ Produse industriale organofluorinate: Ref. ed. / B. N. Maksimov, V. G. Barabanov, I. L. Serushkin ș.a. - Ed. a II-a, revizuită. si suplimentare - Sankt Petersburg. : „Chimie”, 1996. - 544 p. — ISBN 5-7245-1043-X .
↑ 1 2 3 Legacy of Fortification . Preluat la 10 noiembrie 2019. Arhivat din original la 11 noiembrie 2020. (nedefinit)
↑ Deconversia DUHF - cum se face în Zelenogorsk . Consultat la 10 noiembrie 2019. Arhivat din original pe 10 noiembrie 2019. (nedefinit)