Прејди на содржината

Плутониум хексафлуорид

Од Википедија — слободната енциклопедија
Плутониум хексафлуорид[1]
Stereo structural formula of plutonium hexafluoride
Назнаки
13693-06-6 Ок
ChemSpider 452599 Ок
3Д-модел (Jmol) Слика
PubChem 518809
Својства
Хемиска формула
Моларна маса 0 g mol−1
Изглед темноцрвени непроѕирни кристали
Густина 5,08 g·cm−3
Точка на топење
Точка на вриење
Структура
Кристална структура орторомпски, oP28
Pnma, бр. 62
октаедарски (Oh)
Диполен момент 0 D
Опасност
GHS-ознаки:
Пиктограми
GHS03: ОксидансGHS05: РазјадливоGHS06: ТоксичноGHS09: Опасност по животната средина
Сигнални зборови
Опасност
NFPA 704
4
0
4
Посебна опасност RA: Радиоактивно. На пр. плутониум
Дополнителни податоци
 Ок(што е ова?)  (провери)
Освен ако не е поинаку укажано, податоците се однесуваат на материјалите во нивната стандардна состојба (25 °C, 100 kPa)
Наводи

Плутониум хексафлуорид — 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.

Подготовка

[уреди | уреди извор]

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

PuF4 + F2PuF6

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..[3]

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

2 PuF3 + 3 F2 → 2 PuF6
PuO2 + 3 F2PuF6 + 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.[5] Флуороводородот не е доволен [6] иако е моќен флуорирачки агенс. Можни се и синтези на собна температура со користење на криптон дифлуорид [7] или зрачење со УВ светлина..[8]

Својства

[уреди | уреди извор]

Физички својства

[уреди | уреди извор]

Плутониум хексафлуорид е црвено-кафеава испарлива кристална цврста материја;[9] топлината на сублимација е 12,1 kcal/mol[10] 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 | уреди извор]

Плутониум хексафлуорид е релативно тежок за ракување, бидејќи е многу корозивен и склон кон авторадиолиза..[11][12]

Реакции со други соединенија

[уреди | уреди извор]

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..[13][14]

.PuF6 + 2 H2OPuO2F2 + 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 флуороводород се отстранети од соединението.[15]

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 | уреди извор]

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 °..

[16]

  • 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.[3] Исто така, се распаѓа од гама зрачење.[17]
  • Под ласерско зрачење на бранова должина помала од 520 nm, се распаѓа до плутониум пентафлуорид и флуор;[18] по повеќе зрачење се разложува понатаму до плутониум тетрафлуорид.[19]

Употреба

[уреди | уреди извор]

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.[20]

Раздвојувањето на хексафлуоридите на ураниум и плутониум е важно во преработката на нуклеарниот отпад.[21][22] 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 .[23]

  1. Lide, David R. (2009). Handbook of Chemistry and Physics (90. изд.). Boca Raton, Florida: CRC Press. стр. 4–81. ISBN 978-1-4200-9084-0. (webelements.com)
  2. 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 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.
  4. 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. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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)
  10. 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.
  11. Bibler, Ned E. (August 23, 1979). „α and β Radiolysis of Plutonium Hexafluoride Vapor“. J. Phys. Chem. 83: 2179–2186. doi:10.1021/j100480a001.
  12. 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.
  13. A. E. Florin (9 November 1950). „Plutonium Hexafluoride: Second Report On The Preparation and Properties (LA-1168)“ (PDF). Los Alamos Scientific Laboratory.
  14. 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.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. [1], "Photochemical Preparation of Plutonium Pentafluoride" 
  19. 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.
  20. 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.
  21. 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.
  22. 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.
  23. 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.