Uranijum heksafluorid

Uranijum heksafluorid
Identifikacija
CAS registarski broj 7783-81-5 DaY
PubChem[1][2] 24560
ChemSpider[3] 22966 DaY
ChEBI 30235
Jmol-3D slike Slika 1
Svojstva
Molekulska formula F6U
Molarna masa 352.02 g mol−1



Ukoliko nije drugačije napomenuto, podaci se odnose na standardno stanje (25 °C, 100 kPa) materijala

Infobox references

Uranij heksafluorid (UF6) je kemijska tvar koja se koristi u postupku obogaćivanja uranija, kojim se stvara nuklearno gorivo za nuklearne elektrane i nuklearno oružje. Kod standardnog tlaka i temperature stvara bezbojne ili sive kristale. Uranij heksafluorid je vrlo toksičan, reagira snažno s vodom i stvara koroziju na većini metala. S aluminijem reagira umjereno, stvarajući površinski film AlF3 , koji spriječava daljnju kemijsku reakciju.

Dobivanje

Uranijev heksafluorid (UF6) u staklenoj bočici
Plinski spremnik s uranijevim heksafluoridom (UF6).
Oštećeni i probijeni plinski spremnik s uranijevim heksafluoridom (UF6) iz 1986., kada je jedan radnik poginuo i na desetke je ranjeno, jer je ispušteno oko 15 tona uranijevog heksafluorida (SAD)

Uranijev heksafluorid se dobiva iz žutog kolača, koji je koncentrirani (70% do 90%) uranijev oksid (U3O8). Žuti kolač se otapa u dušičnoj kiselini, iz koje dobijemo uranil nitrat [UO2(NO3)2]. Pročišćeni uranil nitrat se dobiva izdvajanjem iz otopine, zbog različitih gustoća, pa se zatim obrađuje s amonijakom, da bi se dobio amonijev diurinat (NH4)2U2O7). Redukcija s vodikom daje uranijev dioksid (UO2), kojem se dodaje fluorovodična kiselina (HF), da bi se dobio uranijev tetrafluorid (UF4). Oksidacijom s fluorom dobiva se na kraju uranijev heksafluorid (UF6).

Svojstva

Osobina Vrednost
Broj akceptora vodonika 0
Broj donora vodonika 0
Broj rotacionih veza 0
Particioni koeficijent[4] (ALogP) 0,0
Rastvorljivost[5] (logS, log(mol/L)) 4,5
Polarna površina[6] (PSA, Å2) 206,4

Fizička svojstva

Kod standardnog tlaka, uranijev heksafluorid sublimira na 56,5 °C. Trojna točka je na 64,05 °C i tlaku 1,5 bara. Struktura krute tvari se određuje raspršenjem neutrona na 77 K i 293 K.[7][8][9]

Kemijska svojstva

Uranijev heksafluorid je oksidans. U reakciji s bakar(II) fluoridom u acetonitrilu stvara bakar(II) heptafluorouranat(VI) [Cu(UF7)2]. Polimerni uranij(VI) fluorid sadrži organske katione, koji su bili izdvojeni i promatrani s difrakcijom rendgenskih zraka.[10][11]

Primjena

Uranij heksafluorid (UF6) se koristi u postupku obogaćivanja uranija, metodom plinske difuzije i metodom plinskih centrifuga, budući je trojna točka na 64,05 °C i tlaku 1,5 bara, što je malo više od normalnog atmosferskog tlaka. Fluor ima samo jedan prirodni izotop, tako da relativna molekularna masa uranijevog heksafluorida ovisi samo o prisutnim izotopima uranija. Metoda plinskih centrifuga koristi oko 60 puta manje energije nego starija metoda plinske difuzije.

Čuvanje u plinskim spremnicima

Oko 95% osiromašenog uranija je uskladišteno kao uranijev heksafluorid (DUF6), u čeličnim spremnicima koji leže na otvorenim dvorištima, u blizini postrojenja za obogaćivanje uranija. Svaki spremnik sadrži 12,7 tona krutog uranijevog heksafluorida (UF6). Samo u SAD, prema podacima iz 2005., ima takvih 57 122 cilindara, u kojima je spremljeno 686 500 tona osiromašenog uranijevog heksafluorida (DUF6), u blizini mjesta Portsmouth (Ohio), Oak Ridge (Tennessee) i Paducah (Kentucky). Takvo skladištenje prestavlja veliku opasnost za okoliš, zdravlje i sigurnost ljudi, zbog kemijske nestabilnosti uranijevog heksafluorida. Kada dođe u dodir s vlažnim zrakom, reagira s zrakom stvarajući uranil fluorid (UO2F2) i fluorovodik (HF), koji se lako tope i vrlo su toksični. Svi uskladišteni spremnici moraju se redovito pregledavati, da se vidi da li ima korozije na njima i ispuštanja u atmosferu. Vijek trajanja takvih spremnika je nekoliko desetaka godina.[12][13][14]

Bilo je nekoliko nesreća u SAD, vezano za rukovanje sa spremnicima uranijevog heksafluorida. Američka vlada planira pretvoriti ga u kruti uranijev oksid, da bi se lakše mogao odlagati, ali je cijena vrlo velika i radovi teku vrlo sporo.[15][16]

Reference

  1. ↑ Li Q, Cheng T, Wang Y, Bryant SH (2010). „PubChem as a public resource for drug discovery.”. Drug Discov Today 15 (23-24): 1052-7. DOI:10.1016/j.drudis.2010.10.003. PMID 20970519.  edit
  2. ↑ Evan E. Bolton, Yanli Wang, Paul A. Thiessen, Stephen H. Bryant (2008). „Chapter 12 PubChem: Integrated Platform of Small Molecules and Biological Activities”. Annual Reports in Computational Chemistry 4: 217-241. DOI:10.1016/S1574-1400(08)00012-1. 
  3. ↑ Hettne KM, Williams AJ, van Mulligen EM, Kleinjans J, Tkachenko V, Kors JA. (2010). „Automatic vs. manual curation of a multi-source chemical dictionary: the impact on text mining”. J Cheminform 2 (1): 3. DOI:10.1186/1758-2946-2-3. PMID 20331846.  edit
  4. ↑ Ghose, A.K., Viswanadhan V.N., and Wendoloski, J.J. (1998). „Prediction of Hydrophobic (Lipophilic) Properties of Small Organic Molecules Using Fragment Methods: An Analysis of AlogP and CLogP Methods”. J. Phys. Chem. A 102: 3762-3772. DOI:10.1021/jp980230o. 
  5. ↑ Tetko IV, Tanchuk VY, Kasheva TN, Villa AE. (2001). „Estimation of Aqueous Solubility of Chemical Compounds Using E-State Indices”. Chem Inf. Comput. Sci. 41: 1488-1493. DOI:10.1021/ci000392t. PMID 11749573. 
  6. ↑ Ertl P., Rohde B., Selzer P. (2000). „Fast calculation of molecular polar surface area as a sum of fragment based contributions and its application to the prediction of drug transport properties”. J. Med. Chem. 43: 3714-3717. DOI:10.1021/jm000942e. PMID 11020286. 
  7. ↑ [1] Arhivirano 2016-03-29 na Wayback Machine-u "Uranium Hexafluoride", Physical Properties
  8. ↑ { J. H. Levy, John C. Taylor, Paul W. Wilson: "Structure of Fluorides. Part XII. Single-Crystal Neutron Diffraction Study of Uranium Hexafluoride at 293 K", journal= J. Chem. Soc. Dalton Trans., 1976.
  9. ↑ J. H. Levy, J. C. Taylor and A. B. Waugh: "Neutron Powder Structural Studies of UF6, MoF6 and WF6 at 77 K", journal= Journal of Fluorine Chemistry, 1983.
  10. ↑ G. H. Olah, J. Welch: "Synthetic methods and reactions. 46. Oxidation of organic compounds with uranium hexafluoride in haloalkane solutions", journal=J. Am. Chem. Soc., 1978.
  11. ↑ J. A. Berry, R. T. Poole, A. Prescott, D. W. A. Sharp, J. M. Winfield: "The oxidising and fluoride ion acceptor properties of uranium hexafluoride in acetonitrile", journal= J. Chem. Soc. Dalton Trans., 1976.
  12. ↑ "How much depleted uranium hexafluoride is stored in the United States?" [2][mrtav link], publisher = Argonne National Laboratory
  13. ↑ „Documents”. Arhivirano iz originala na datum 2008-02-16. Pristupljeno 2015-02-17. 
  14. ↑ Institute for Energy and Environmental Research: "What is DUF6? Is it dangerous and what should we do with it?" [3] 2007.
  15. ↑ "Have there been accidents involving uranium hexafluoride?" [4] Arhivirano 2008-03-06 na Wayback Machine-u, publisher = Argonne National Laboratory
  16. ↑ "Uranium Hexafluoride (UF6) Tailings: Characteristics, Transport and Storage at the Siberian Chemical Combine (Sibkhimkombinat) Tomsk", publisher = Large and Associates, 2005. [5] Arhivirano 2007-09-27 na Wayback Machine-u 2007.

Literatura

Vanjske veze

Portal Hemija