Uran(V)-fluorid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Uran(V)-fluorid
__ U5+     __ F
Allgemeines
Name Uran(V)-fluorid
Andere Namen

Uranpentafluorid

Verhältnisformel UF5
CAS-Nummer 13775-07-0
PubChem 83723
Kurzbeschreibung

blassblaue bis blassgraue Kristalle[1]

Eigenschaften
Molare Masse 333,02 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte
  • 5,81 g·cm−3 (α)[1]
  • 6,45 g·cm−3 (β)[2]
Schmelzpunkt

348 °C[1]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
06 – Giftig oder sehr giftig 08 – Gesundheitsgefährdend 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 330​‐​300​‐​373​‐​411
P: ?
EU-Gefahrstoffkennzeichnung [4] aus EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) [3]
Sehr giftig Umweltgefährlich
Sehr giftig Umwelt-
gefährlich
(T+) (N)
R- und S-Sätze R: 26/28​‐​33​‐​51/53
S: (1/2)​‐​20/21​‐​45​‐​61
Radioaktivität
Radioaktiv
 
Radioaktiv
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Uran(V)-fluorid ist eine chemische Verbindung, bestehend aus den Elementen Uran und Fluor. Es besitzt die Formel UF5 und gehört zur Stoffklasse der Fluoride.

Darstellung[Bearbeiten]

Uran(V)-fluorid entsteht durch Umsetzung von Uran(VI)-chlorid oder Uran(V)-chlorid mit wasserfreiem Fluorwasserstoff.[2]

\mathrm{2 \ UCl_6 + 10 \ HF \longrightarrow 2 \ UF_5 + 10 \ HCl + Cl_2}
\mathrm{2 \ UCl_5 + 10 \ HF \longrightarrow 2 \ UF_5 + 10 \ HCl}

Möglich ist auch die Komproportionierung von Uran(IV)-fluorid und Uran(VI)-fluorid[2]

\mathrm{UF_4 + UF_6 \longrightarrow 2 \ UF_5}

oder die Fluorierung von Uran(IV)-fluorid.[2]

\mathrm{2 \ UF_4 + F_2 \longrightarrow 2 \ UF_5}

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reduktion Uran(VI)-fluorid mit Bromwasserstoff.[2]

Eigenschaften[Bearbeiten]

Uran(V)-fluorid existiert in zwei Modifikationen, der Hochtemperatur α-Modifikation und der Tieftemperatur β-Modifikation. Die Übergangstemperatur beträgt 125 °C. Die α-Modifikation ist hat eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I4/m (a = 651,2 pm und c = 446,3 pm). Sie ist im Vakuum oberhalb von 500 °C sublimierbar, wobei ab 150 °C eine Disproportionierung beginnt.[2] Es bildet blassblaue bis blassgraue Kristalle und schmilzt (unter UF6-Druck[2]) bei 348 °C. Die Verbindung besteht aus UF5-Einheiten und bildet durch Fluorbrücken lineare Ketten.[5] Die β-Modifikation ist blaßgelb und besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I42d (a = 115,0 pm und c = 519,8 pm).[2]

Verwendung[Bearbeiten]

Uran(V)-fluorid findet Anwendung bei der Laseranreicherung. Hier wird das 235U enthaltende Molekül 235UF6 zunächst durch einen ersten Laser selektiv angeregt, bevor durch einen zweiten Laser ein Fluor-Atom abgespalten wird. Das entstehende feste 235UF5 kann leicht aus dem Gas gefiltert werden. Das 238UF6 wird nicht umgesetzt, so dass eine einfache Trennung der Isotope erfolgt. Nach anfänglicher Euphorie über die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber herkömmlichen, etablierten Anreicherungsverfahren[6] stellte sich später wieder größere Skepsis ein bezüglich der industriellen Realisierbarkeit. Viele Forschungs- und Entwicklungsprogramme wurden bereits wieder eingestellt, da sich zeigte, dass die technischen Probleme (Korrosion an den Apparaturen) nahezu unüberwindbar sind.

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89. Auflage. (Internet Version: 2009), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-17.
  2. a b c d e f g h  Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band II, Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1203–1204.
  3. a b Nicht explizit in EU-Verordnung (EG) 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Uranverbindungen“; Eintrag aus der CLP-Verordnung zu Uranverbindungen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 25. April 2011 (JavaScript erforderlich).
  4. Seit 1. Dezember 2012 ist für Stoffe ausschließlich die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Bis zum 1. Juni 2015 dürfen noch die R-Sätze dieses Stoffes für die Einstufung von Gemischen herangezogen werden, anschließend ist die EU-Gefahrstoffkennzeichnung von rein historischem Interesse.
  5. C. J. Howard, J. C. Taylor, A. B. Waugh: „Crystallographic Parameters in α-UF5 and U2F9 by Multiphase Refinement of High-Resolution Neutron Powder Data“, in: Journal of Solid State Chemistry, 1982, 45, S. 396–398 (doi:10.1016/0022-4596(82)90185-2).
  6. Rainer Köthe: „Billig-Brennstoff für Atomkraftwerke“, Die Zeit, 25/1975 (13. Juni 1975) (PDF).

Literatur[Bearbeiten]

  • Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 253–698 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_5).
  • Arnold F. Holleman, Nils Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102. Auflage, de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1969.