Uranhexafluorid

Uranhexafluorid
Strukturformel
Allgemeines
Name Uranhexafluorid
Summenformel UF6
CAS-Nummer 7783-81-5
PubChem 24560
Kurzbeschreibung farblose Kristalle
Eigenschaften
Molare Masse 351,99 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

4,68 g·cm−3 (21 °C) [1]

Schmelzpunkt

64,05 °C (1,52 bar) [1]

Siedepunkt

Sublimation: 56,54 °C [1]

Dampfdruck

150 hPa (20 °C) [1]

Löslichkeit

reagiert mit Wasser

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung aus RL 67/548/EWG, Anh. I [2]
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
MAK

1 mg·m−3 [1]

Radioaktivität
Radioaktiv
 
Radioaktiv
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Uranhexafluorid (UF6) ist eine leicht flüchtige, äußerst giftige, radioaktive und korrosive Verbindung aus Uran und Fluor, die in der Uran-Anreicherung eingesetzt wird. Uranhexafluorid ist nicht brennbar, nicht explosiv und beständig gegen trockene Luft. Es reagiert hingegen sehr heftig mit Wasser (beispielsweise Luftfeuchtigkeit), wobei das wasserlösliche Uranylfluorid (UO2F2) und Fluorwasserstoff (HF) entstehen.

Inhaltsverzeichnis

Eigenschaften

Uranhexafluorid bildet farblose, orthorhombische, leicht hydrolysierbare Kristalle, die unter einem Druck von 1.520 hPa bei 64,1 °C schmelzen. Unter Normaldruck (1.013,25 hPa) sublimiert UF6 bei 56,5 °C. Der Dampfdruck bei 25 °C beträgt 153 hPa. Die kritische Temperatur liegt bei 232,65 °C, der kritische Druck beträgt 4,66 MPa und das kritische Volumen 250,0 cm3/mol. Die Dichte am kritischen Punkt beträgt 1,328 g/cm3 und der kritische Realgasfaktor Zc=0,277 und der Azentrizitätsfaktor 0,318.

Das nicht salzartige Uranhexafluorid besteht in gasförmigem Zustand aus regulär oktaedrischen Molekülen mit einheitlicher U-F Bindungslänge von 199,6 pm. Hingegen zeigen Untersuchungen an kristallinem UF6 mittels Neutronenstreuung eine signifikante Abweichung von der regulär oktaedrischen Koordination (5F in Abständen bei 191 pm und 1F bei 228 pm). Dies wird auf die unsymmetrische Umgebung der Moleküle in der Kristallstruktur zurückgeführt.

UF6 ist ein kräftiges Fluorierungsmittel. Es bildet Fluoridokomplexe UF7 und UF82−.

Herstellung

Uranerz, bestehend aus Uraninit (Pechblende U3O8) und Carnotit (KUO2VO4 · 1,5 H2O), oder sog. „Yellowcake“ wird mit Schwefelsäure oder Soda aufgeschlossen . Die jeweiligen Lösungen werden über Anionenaustauscherharze geschickt und dann mit Ammoniak versetzt, so dass das Uran als Polyuranatgemisch ausfällt. Der entstehende gelbe Feststoff Uranylnitrat (UO2(NO3)2) wird in Salpetersäure gelöst und mit Tributylphosphat (TBP) im PUREX-Prozess extrahiert. Nach dem Eindampfen erhält man reines Uranylnitrat, welches durch Erhitzen zu UO3 reagiert. Durch Reduktion mit Wasserstoff erhält man dann Uran(IV)-oxid (UO2), das mit Flusssäure (HF) in das Tetrafluorid UF4 umgewandelt wird. Dieses wird mit elementarem Fluor zu UF6 weiter oxidiert.

Verwendung

Uranhexafluorid dient zur Trennung der Uranisotope nach dem Gasdiffusionsverfahren oder mittels Ultrazentrifugen. Es ist hierzu ideal geeignet, da es sich im Gegensatz zu den meisten anderen Uranverbindungen leicht in die Gasphase überführen (Dampfdruck etwa 100 hPa bei Raumtemperatur) lässt und da von Fluor nur ein Isotop in der Natur vorkommt. Alle natürlichen Fluor-Atome haben exakt die gleiche Atommasse, daher sind die Massenunterschiede der Uranhexafluorid-Moleküle, die bei der Isotopentrennung ausgenutzt werden, wie erwünscht nur auf die Massenunterschiede der Uran-Atome zurückzuführen.

Das bei der Isotopentrennung als Abfallprodukt anfallende abgereicherte Uran („Tails“) wird größtenteils als Uranhexafluorid in Tanks eingelagert.

Quellen

  1. a b c d e Eintrag zu Uranhexafluorid in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 16. November 2007 (JavaScript erforderlich)
  2. Nicht explizit in RL 67/548/EWG, Anh. I gelistet, fällt aber dort mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Sammelbegriff „Uranverbindungen“; Eintrag in der GESTIS-Stoffdatenbank des BGIA, abgerufen am 30. März 2009 (JavaScript erforderlich)

Siehe auch

Weblinks


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