Википедија

Плутониум хексафлуорид

хемиско соединение

Плутониум хексафлуорид е највисокиот флуорид на плутониум, и е од интерес за ласерско збогатување на плутониум, особено за производство на чист плутониум-239 од зрачен ураниум. Овој чист плутониум е потребен за да се избегне предвремено палење на нискомасовните дизајни на нуклеарно оружје од неутроните произведени со спонтана фисија на плутониум-240.

Plutonium hexafluoride[1]
Stereo structural formula of plutonium hexafluoride
Names
IUPAC name
plutonium(VI) fluoride
Identifiers
3D model (JSmol)
ChemSpider
PubChem <abbr title="<nowiki>Compound ID</nowiki>">CID
CompTox Dashboard (<abbr title="<nowiki>U.S. Environmental Protection Agency</nowiki>">EPA)
InChI
  • InChI=1S/6FH.Pu/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6 ☒N
    Key: OJSBUHMRXCPOJV-UHFFFAOYSA-H checkY
  • F[Pu](F)(F)(F)(F)F
Properties
PuF

6
Appearance Dark red, opaque crystals
Density 5.08 g·cm−3
Melting point 52 °C (126 °F; 325 K)
Boiling point 62 °C (144 °F; 335 K)
Structure
Orthorhombic, oP28
Space group
 Pnma, No. 62
Coordination geometry
 octahedral (Oh)
Dipole moment
 0 D
Related compounds
Related fluoroplutoniums
 Plutonium trifluoride

Plutonium tetrafluoride

Hazards
<b>GHS</b> labelling:
Pictograms
 GHS03: OxidizingGHS05: CorrosiveGHS06: ToxicGHS09: Environmental hazard
Signal word
 Danger
<b>NFPA 704</b> (fire diamond)
NFPA 704 four-colored diamondHealth 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gasFlammability 0: Will not burn. E.g. waterInstability 4: Readily capable of detonation or explosive decomposition at normal temperatures and pressures. E.g. nitroglycerinSpecial hazard RA: Radioactive. E.g. plutonium
<span style="color:black;" title="Health 4: Very short exposure could cause death or major residual injury. E.g. VX gas">4</span>
<span style="color:black;" title="Flammability 0: Will not burn. E.g. water">0</span>
<span style="color:black;" title="Instability 4: Readily capable of detonation or explosive decomposition at normal temperatures and pressures. E.g. nitroglycerin">4</span>
Special hazard RA: Radioactive. E.g. plutonium
Except where otherwise noted, data are given for materials in their standard state (at 25 °C [77 °F], 100 kPa).
☒N verify (what is checkY☒N ?)
Infobox references

Подготовка уреди

Се подготвува со флуорирање на плутониум тетрафлуорид (PuF4) со моќни флуорирачки агенси како што е елементарниот флуор. [2] [3] [4] [5]

PuF4 + F2 → PuF6

Оваа реакција е ендотермична. Производот се формира релативно брзо на температури од 750 °C,а високи приноси може да се добијат со брзо кондензирање на производот и отстранување од рамнотежа..[5]

Може да се добие и со флуорирање на плутониум(III) флуорид или плутониум(IV) оксид..[4]

2 PuF3 + 3 F2 → 2 PuF6
PuO2 + 3 F2 → PuF6 + O2

Во 1984 година, синтезата на плутониум хексафлуорид беше постигната на невидени ниски температури преку употреба на диоксиген дифлуорид. На претходните техники им биле потребни температури толку високи што произведениот плутониум хексафлуорид брзо ќе се распаднел.[6] Водород флуоридот не е доволен [7] иако е моќен флуорирачки агенс. Можни се и синтези на собна температура со користење на криптон дифлуорид [8] или зрачење со УВ светлина..[9]

Својства уреди

Физички својства уреди

Плутониум хексафлуорид е црвено-кафеава испарлива кристална цврста материја;[1] топлината на сублимација е 12,1 kcal/mol[2] и топлината на испарување 7,4kcal/mol. Се кристализира во ортохомбичниот кристален систем. Како гас, молекулата има октаедрална симетрија (група на точки Oh).

Хемиски својства уреди

Плутониум хексафлуорид е релативно тежок за ракување, бидејќи е многу корозивен и склон кон авторадиолиза..[10] [11]

Реакции со други соединенија уреди

PuF6 е стабилен на сув воздух, но енергично реагира со вода, вклучувајќи ја и атмосферската влага, за да формира плутониум (VI) оксифлуорид и флуороводородна киселина..[3] [12]

.PuF6 + 2 H2O → PuO2F2 + 4 HF

Може да се чува долго време во кварцна или пирекс ампула, под услов да нема траги од влага, стаклото е темелно испразнето со гас и сите траги од водород флуорид се отстранети од соединението.[13]

Значајна реакција на PuF6 е редукцијата до плутониум диоксид . Јаглерод моноксид генериран од пламен кислород-метан е пример за добар редукционен агенс за производство на актинидни оксиди директно од хексафлуоридите.

Реакции на распаѓање уреди

Плутониум хексафлуорид се распаѓа до плутониум тетрафлуорид и флуор гас.

  • Може да претрпи термичко распаѓање, кое не се случува на собна температура, но продолжува многу брзо на 280 °..

[14]

  • Друга можност е авто-радиолизата, која се распаѓа поради сопствената радиоактивност. Емитираните алфа честички кои се движат низ кристалната решетка предизвикуваат раскинување на врските, што доведува до распаѓање до пониски флуориди и флуор гас. Стапката на распаѓање преку алфа зрачењето е 1,5% дневно во просек во цврстата фаза, но е значително помала во гасната фаза. [5] Исто така, се распаѓа од гама зрачење.[15]
  • Под ласерско зрачење на бранова должина помала од 520 nm, се распаѓа до плутониум пентафлуорид и флуор;[16] по повеќе зрачење се разложува понатаму до плутониум тетрафлуорид.[17]

Употреба уреди

Плутониум хексафлуорид игра улога во збогатувањето на плутониумот, особено за изолација на фисилниот изотоп 239Pu од озрачениот ураниум. За употреба во нуклеарно оружје, присутниот 241Pu мора да се отстрани од две причини:

  • Тој генерира доволно неутрони со спонтана фисија за да предизвика неконтролирана реакција.
  • Тој е подложен на бета распаѓање за да формира 241Am, што доведува до акумулација на америциум во долги периоди на складирање кој мора да се отстрани.

Одвојувањето на плутониумот и содржаниот америциум се одвива преку реакција со диоксиген дифлуорид . Puf4 кој се чува долго време се флуорира на собна температура до гасовит PuF6, кој се одвојува и се намалува назад до PuF4, додека кој било присутен AmF4 не подлежи на истата конверзија. Така, производот содржи многу мали количини на америциум, кој се концентрира во нереагираната цврстина. [18]

Раздвојувањето на хексафлуоридите на ураниум и плутониум е важно во преработката на нуклеарниот отпад. [19] [20] Од смесата на стопена сол која ги содржи двата елементи, ураниумот во голема мера може да се отстрани со флуорирање до UF6, што е стабилно на повисоки температури, со само мали количини на плутониум што излегува како Pu 6 . [21]

Наводи уреди

  1. ↑ 1,0 1,1 Lide, David R. (2009). Handbook of Chemistry and Physics (90 ed.). Boca Raton, Florida: CRC Press. pp. 4–81. ISBN 978-1-4200-9084-0. (webelements.com)
  2. ↑ 2,0 2,1 Florin, Alan E.; Tannenbaum, Irving R.; Lemons, Joe F. (1956). „Preparation and properties of plutonium hexafluoride and identification of plutonium(VI) oxyfluoride“. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 2 (5–6): 368–379. doi:10.1016/0022-1902(56)80091-2.
  3. ↑ 3,0 3,1 A. E. Florin (9 November 1950). „Plutonium Hexafluoride: Second Report On The Preparation and Properties (LA-1168)“ (PDF). Los Alamos Scientific Laboratory.
  4. ↑ 4,0 4,1 Mandleberg, C.J.; Rae, H.K.; Hurst, R.; Long, G.; Davies, D.; Francis, K.E. (1956). „Plutonium hexafluoride“. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 2 (5–6): 358–367. doi:10.1016/0022-1902(56)80090-0.
  5. ↑ 5,0 5,1 5,2 Weinstock, Bernard; Malm, John G. (July 1956). „The properties of plutonium hexafluoride“. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 2 (5–6): 380–394. doi:10.1016/0022-1902(56)80092-4.
  6. ↑ Malm, J. G.; Eller, P. G.; Asprey, L. B. (1984). „Low temperature synthesis of plutonium hexafluoride using dioxygen difluoride“. Journal of the American Chemical Society. 106 (9): 2726–2727. doi:10.1021/ja00321a056.
  7. ↑ Evaluation of the U.S. Department of Energy's Alternatives for the Removal and Disposition of Molten Salt Reactor Experiment Fluoride Salts. 1997. стр. 42. doi:10.17226/5538. ISBN 978-0-309-05684-7.
  8. ↑ Asprey, L. B.; Eller, P. G.; Kinkead, Scott A. (1986). „Formation of actinide hexafluorides at ambient temperatures with krypton difluoride“. Inorganic Chemistry (англиски). 25 (5): 670–672. doi:10.1021/ic00225a016. ISSN 0020-1669.
  9. ↑ Trevorrow, L.E.; Gerding, T.J.; Steindler, M.J. (1969). „Ultraviolet-activated synthesis of plutonium hexafluoride at room temperature“. Inorganic and Nuclear Chemistry Letters (англиски). 5 (10): 837–839. doi:10.1016/0020-1650(69)80068-1.
  10. ↑ Bibler, Ned E. (August 23, 1979). „α and β Radiolysis of Plutonium Hexafluoride Vapor“. J. Phys. Chem. 83: 2179–2186. doi:10.1021/j100480a001.
  11. ↑ Steindler, M.J.; Steidl, D.V.; Fischer, J. (November 1964). „The decomposition of plutonium hexafluoride by gamma radiation“. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 26 (11): 1869–1878. doi:10.1016/0022-1902(64)80011-7.
  12. ↑ Kessie, R. W. (1967). „Plutonium and Uranium Hexafluoride Hydrolysis Kinetics“. Industrial & Engineering Chemistry Process Design and Development (англиски). 6 (1): 105–111. doi:10.1021/i260021a018. ISSN 0196-4305.
  13. ↑ Malm, John G.; Weinstock, Bernard; Weaver, E. Eugene (1958). „The Preparation and Properties of NpF 5 ; a Comparison with PuF 5“. The Journal of Physical Chemistry (англиски). 62 (12): 1506–1508. doi:10.1021/j150570a009. ISSN 0022-3654.
  14. ↑ Weinstock, Bernard; Malm, John G. (July 1956). „The properties of plutonium hexafluoride“. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 2 (5–6): 380–394. doi:10.1016/0022-1902(56)80092-4.
  15. ↑ Steindler, M.J.; Steidl, D.V.; Fischer, J. (1964). „The decomposition of plutonium hexafluoride by gamma radiation“. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry (англиски). 26 (11): 1869–1878. doi:10.1016/0022-1902(64)80011-7.
  16. ↑ [1], "Photochemical Preparation of Plutonium Pentafluoride" 
  17. ↑ Lobikov, E. A.; Prusakov, V. N.; Serik, V. F. (August–September 1992). „Plutonium Hexafluoride Decomposition under the Action of Laser Radiation“. Journal of Fluorine Chemistry. 58 (2–3): 277. doi:10.1016/S0022-1139(00)80734-4.
  18. ↑ Mills, T.R.; Reese, L.W. (1994). „Separation of plutonium and americium by low-temperature fluorination“. Journal of Alloys and Compounds (англиски). 213-214: 360–362. doi:10.1016/0925-8388(94)90931-8.
  19. ↑ Moser, W.Scott; Navratil, James D. (1984). „Review of major plutonium pyrochemical technology“. Journal of the Less Common Metals (англиски). 100: 171–187. doi:10.1016/0022-5088(84)90062-6. OSTI 6168468.
  20. ↑ Drobyshevskii, Yu. V.; Ezhov, V. K.; Lobikov, E. A.; Prusakov, V. N.; Serik, V. F.; Sokolov, V. B. (2002). „Application of Physical Methods for Reducing Plutonium Hexafluoride“. Atomic Energy. 93 (1): 578–588. doi:10.1023/A:1020840716387.
  21. ↑ Read "Evaluation of the U.S. Department of Energy's Alternatives for the Removal and Disposition of Molten Salt Reactor Experiment Fluoride Salts" at NAP.edu (англиски). 1997. doi:10.17226/5538. ISBN 978-0-309-05684-7.
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Плутониум_хексафлуорид&oldid=4977548“