Uran(V)-fluorid

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Kristallstruktur
Kristallstruktur von β-Uran(V)-fluorid
__ U5+     __ F
Kristallsystem

tetragonal

Raumgruppe
Gitterkonstanten

a = 1150 pm (β)
c = 519,9 pm (β)

Allgemeines
Name Uran(V)-fluorid
Andere Namen

Uranpentafluorid

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

blassgelbe Kristalle[1]

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

fest

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

348 °C[2]

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.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

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.[1]

\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[1]

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

oder die Fluorierung von Uran(IV)-fluorid.[1]

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

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reduktion von Uran(VI)-fluorid entweder mit Bromwasserstoff[1] oder mit Schwefeldioxid bei 160 °C[5].

Eigenschaften[Bearbeiten]

Uran(V)-fluorid existiert in zwei Modifikationen, der Tieftemperatur-β-Modifikation und der Hochtemperatur-α-Modifikation. Die Übergangstemperatur beträgt 130 °C.[6] Die β-Modifikation ist blassgelb und besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I42dVorlage:Raumgruppe/Unbekannter Anzeige-Typ (a = 1150 pm und c = 519,8 pm).[1] Die α-Modifikation besitzt auch eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I4/mVorlage:Raumgruppe/Unbekannter Anzeige-Typ (a = 651,2 pm und c = 446,3 pm).[1] Sie ist im Vakuum oberhalb von 500 °C sublimierbar, wobei ab 150 °C eine Disproportionierung beginnt.[1] Es bildet blassblaue bis blassgraue Kristalle und schmilzt (unter UF6-Druck[1]) bei 348 °C. Die Verbindung besteht aus UF5-Einheiten und bildet durch Fluorbrücken lineare Ketten.[7] Das Monomer hat eine fluktuierende Geometrie zwischen D3h und C4v.[8]

Verwendung[Bearbeiten]

Uran(V)-fluorid spielt eine Rolle bei der Laseranreicherung von Uran(VI)-fluorid. Hier wird selektiv das 235U enthaltende Molekül zunächst durch einen ersten Laser angeregt, bevor durch einen zweiten Laser ein Fluoratom 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 stellte sich später wieder größere Skepsis ein bezüglich der industriellen Realisierbarkeit.[9]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. a b c d e f g h i j  Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band II, Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1203–1204.
  2. a b 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.
  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. Für Stoffe ist seit dem 1. Dezember 2012, für Gemische seit dem 1. Juni 2015 nur noch die GHS-Gefahrstoffkennzeichnung zulässig. Die EU-Gefahrstoffkennzeichnung ist nur noch auf Altbeständen zu finden und von rein historischem Interesse.
  5. P. G. Eller, A. C. Larson, J. R. Peterson, D. D. Ensor, J. P. Young: „Crystal structures of α-UF5 and U2F9 and spectral characterization of U2F9“, in: Inorganica Chimica Acta, 1979, 37 (2), S. 129–133 (doi:10.1016/S0020-1693(00)95530-0).
  6. J. C. Taylor, A. B. Waugh: „Neutron diffraction study of β-uranium pentafluoride between 77 and 403 K“, in: Journal of Solid State Chemistry, 1980, 35 (2), S. 137–147 (doi:10.1016/0022-4596(80)90485-5, Bibcode: 1980JSSCh..35..137T).
  7. 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).
  8. J. Onoe, H. Nakamatsu, T. Mukoyama, R. Sekine, H. Adachi, K. Takeuchi: „Structure and Bond Nature of the UF5 Monomer“, in: Inorganic Chemistry, 1997, 36 (9), S. 1934–1938 (doi:10.1021/ic961237s).
  9. Rainer Köthe: „Billig-Brennstoff für Atomkraftwerke“, Die Zeit, 25/1975 (13. Juni 1975) (PDF).

Literatur[Bearbeiten]