Физические свойства гексафторида урана

Методы получения гексафторида урана

Гексафторид урана может быть получен фторированием практически любого соединения урана воздействием на них элементного фтора при соответствующих условиях. Этот фторирующий агент используется для получения высших фторидов, как в лабораторных условиях, так и в крупнотоннажной технологии. Исходным урансодержащим сырьем может служить металлический уран, его оксиды, низшие фториды, соли, оксифториды, интерметаллиды [Тан]. В качестве фторирующих агентов для получения UF₆ могут быть наряду с фтором могут быть использованы фтороводород, галогенфториды, фториды металлов фреоны и дорогостоящие фториды благородных газов.

Галогенфториды могут фторировать соединения урана, как в жидкой, так и в газовой фазе, например в системах: ClF_3газ. – U_тв.; ClF_3газ – UOF_2тв.; BrF_3ж. – U_тв..

В технологии урана галогенфториды применяются для очистки оборудования разделения изотопов (диффузионных машин, центрифуг) от оксифторидов или низших фторидов урана. Для получения UF₆ в препаративных целях могут быть использованы нестехиометрические фториды кобальта, никеля, палладия и платины. Например при 400 ^○С

UF₄ + CoF₃ = UF₆ ­ + CoF₂ (1.1).

Дифторид кобальта фторируют элементным фтором до трифторида и возвращают в процесс.

Синтез гексафторида урана с использованием фторида водорода был осуществлен Руффом и Хайнцельманом ещё в 1911 году

Это классическая схема получения веществ в высшей степени окисления через стадию термического диспропорционирования постадийно:

UCl₅ + HF = 5UF₅ + 5HCl (1.2)

3UF₅ U₂F₉ + UF₆­ 1.3)

2U₂F₉ 3UF₄ + UF₆­ (1.4)

Таким образом, гексафторид урана можно получить из безводного UF₄, полученного любым другим способом и отделить от последнего возгонкой.

Физические свойства гексафторида урана

Гексафторид урана представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, которое возгоняется при 56,5 °С и атмосферном давлении; тройная точка соответствует 64,02 °С и 1134 мм рт. ст. т.е., гексафторид урана может находиться в виде жидкой фазы только при давлении выше атмосферного.

Газообразный UF₆ очень хорошо под­чиняется законам идеального газа. Уравнения давления паров твердое-газ, и фазовая диаграмма гексафторида урана приведены в таблице 9.1 и рис.9.1, соответственно.

Таблица 9.1 – Уравнения давления паров UF₆ [31,118 ]

Фазовый переход	Интервал температур, К	Уравнения давления паров, Па
UF6 кр ®UF6 г	273,15 – 337,15
UF6 ж ® UF6 г	337,15 – 390,15
UF6 ж ® UF6 г	390,15 – 500,15

Рис.9.1– Диаграмма состояния гексафторида урана

Плотность кристаллического UF₆, рассчитанная по данным рентгеноструктурного анализа, составляет 5,060 г/см³.

Высокая летучесть гексафторида урана указывает на то, что соединение является координационно-насыщенным со слабыми межмолекулярными связями. Доля ковалентной состав­ляющей для UF₆ равна 100 % .