Uranijum heksafluorid

Uranijum heksafluorid
Identifikacija
CAS registarski broj	7783-81-5
PubChem	24560
ChemSpider	22966
ChEBI	30235
Jmol-3D slike	Slika 1
SMILES
	[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[F-].[U+6]
InChI
	InChI=1S/6FH.U/h61H;/q;;;;;;+6/p-6 ; Kod: SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H InChI=1/6FH.U/h61H;/q;;;;;;+6/p-6/rF6U/c1-7(2,3,4,5)6
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

Plinski spremnik s uranijevim heksafluoridom (UF₆).

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

↑ 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
↑ 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.
↑ 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
↑ 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.
↑ 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.
↑ 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.
↑ [1] Arhivirano 2016-03-29 na Wayback Machine-u "Uranium Hexafluoride", Physical Properties
↑ { 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.
↑ 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.
↑ 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.
↑ 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.
↑ "How much depleted uranium hexafluoride is stored in the United States?" [2]^{[mrtav link]}, publisher = Argonne National Laboratory
↑ „Documents”. Arhivirano iz originala na datum 2008-02-16. Pristupljeno 2015-02-17.
↑ Institute for Energy and Environmental Research: "What is DUF₆? Is it dangerous and what should we do with it?" [3] 2007.
↑ "Have there been accidents involving uranium hexafluoride?" [4] Arhivirano 2008-03-06 na Wayback Machine-u, publisher = Argonne National Laboratory
↑ "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

Holleman A. F., Wiberg E. (2001). Inorganic Chemistry (1st edition izd.). San Diego: Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
Housecroft C. E., Sharpe A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.

Spoljašnje veze

Portal Hemija

Uranium hexafluoride

[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.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]