Urani(IV) fluoride

Urani(IV) fluoride
Cấu trúc của urani(IV) fluoride
Danh pháp IUPAC	Uranium(IV) fluoride Uranium tetrafluoride
Tên khác	Urani tetrafluoride Uranơ fluoride
Nhận dạng
Số CAS	10049-14-6
Ảnh Jmol-3D	ảnh
SMILES	đầy đủ F[U](F)(F)F
InChI	đầy đủ 1/4FH.2U/h4*1H;;/q;;;;2*+2/p-4
UNII	PJ46VTD8B2
Thuộc tính
Công thức phân tử	UF4
Khối lượng mol	314,0216 g/mol
Bề ngoài	tinh thể màu lục
Khối lượng riêng	6,7 g/cm³, rắn
Điểm nóng chảy	1.036 °C (1.309 K; 1.897 °F)
Điểm sôi	1.417 °C (1.690 K; 2.583 °F)
Độ hòa tan trong nước	không tan
Độ hòa tan	tạo phức với amonia, hydrazin
Cấu trúc
Cấu trúc tinh thể	Đơn nghiêng, mS60
Nhóm không gian	C2/c, No. 15
Các nguy hiểm
Phân loại của EU	Rất độc (T+) Nguy hiểm cho môi trường (N)
Chỉ dẫn R	R26/28, R33, R51/53
Chỉ dẫn S	(S1/2), S20/21, S45, S61
Điểm bắt lửa	không bắt lửa
Các hợp chất liên quan
Anion khác	Urani(IV) chloride Urani(IV) bromide Urani(IV) iodide
Cation khác	Thori(IV) fluoride Protactini(IV) fluoride Neptuni(IV) fluoride Plutoni(IV) fluoride
Hợp chất liên quan	Urani(III) fluoride Urani(V) fluoride Urani(VI) fluoride
Trừ khi có ghi chú khác, dữ liệu được cung cấp cho các vật liệu trong trạng thái tiêu chuẩn của chúng (ở 25 °C [77 °F], 100 kPa). N kiểm chứng (cái gì ^YN ?) Tham khảo hộp thông tin

Urani(IV) fluoride là một hợp chất vô cơ có công thức hóa học UF₄. Nó là một chất rắn màu xanh lục với áp suất hơi không đáng kể và độ hòa tan thấp trong nước. Urani ở trạng thái hóa trị bốn (uranơ) rất quan trọng trong các quy trình công nghiệp khác nhau. Trong công nghiệp tinh chế urani, nó được gọi là muối xanh lục.^[1]

Sản xuất

UF₄ được điều chế từ việc cho UO₂ phản ứng với HF ở nhiệt độ cao. UO₂ có nguồn gốc từ các hoạt động khai thác. Khoảng 60.000 tấn mỗi năm được chuẩn bị theo cách này hàng năm. Tạp chất phổ biến là UO₂F₂. UF₄ cũng dễ bị thủy phân.^[1]

UF₄ được tạo thành do phản ứng của UF₆ với khí hydro trong lò phản ứng dạng ống thẳng đứng. UF₄ kém bền hơn các urani oxide và phản ứng chậm với hơi ẩm ở nhiệt độ môi trường, tạo thành UO₂ và HF, chất sau cùng rất ăn mòn và độc hại; do đó ít thuận lợi hơn cho việc thải bỏ lâu dài. Mật độ khối của UF₄ thay đổi từ khoảng 2,0 g/cm³ đến khoảng 4,5 g/cm³ tùy thuộc vào quy trình sản xuất và tính chất của các hợp chất urani ban đầu.

Thiết kế lò phản ứng muối nóng chảy, một kiểu lò phản ứng hạt nhân trong đó chất lỏng hoạt động là muối nóng chảy, sẽ sử dụng UF₄ làm vật liệu cốt lõi. UF₄ thường được chọn so với các muối khác vì các nguyên tố không bị phân tách đồng vị, tiết kiệm neutron và hiệu suất điều hòa, áp suất hơi thấp hơn và độ ổn định hóa học tốt hơn.

Phản ứng

Urani(IV) fluoride phản ứng với fluor, đầu tiên tạo ra urani(V) fluoride và sau đó là UF₆ dễ bay hơi:

2UF₄ + F₂ → 2UF₅

2UF₅ + F₂ → 2UF₆

UF₄ bị khử bởi magie để tạo ra kim loại:^[2]

UF₄ + 2Mg → U + 2MgF₂

Nó bị oxy hóa thành UF₅ ở nhiệt độ phòng và sau đó, ở 100 ℃, đối với hexafluoride.

Cấu trúc

Giống như hầu hết các fluoride kim loại, UF₄ là một polyme vô cơ có liên kết ngang dày đặc. Theo tinh thể học tia X, các tâm U có tám tọa độ với các hình cầu phối trí phản lăng trụ vuông. Các tâm fluoride là cầu nối kép.^[2][3]

An toàn

Giống như tất cả các muối urani khác, UF₄ là chất rất độc và do đó có hại khi hít phải, nuốt phải và tiếp xúc với da.

Mẫu urani(IV) fluoride

Hợp chất khác

UF₄ còn tạo một số hợp chất với NH₃, như UF₄·4NH₃ là bột màu xanh lục sáp^[4] hay UF₄·5NH₃ là tinh thể màu lục, D = 2,92 g/cm³.^[5]

UF₄ còn tạo một số hợp chất với N₂H₄, như UF₄·N₂H₄, UF₄·1,5N₂H₄ đều là tinh thể màu lục.^[6]

Tham khảo

1. ^ Peehs, Martin; Walter, Thomas; Walter, Sabine; Zemek, Martin (2007). "Uranium, Uranium Alloys, and Uranium Compounds". Ullmann's Encychlorpedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.a27_281.pub2.
2. ^ Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (ấn bản thứ 2), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
3. Kern, S.; Hayward, J.; Roberts, S.; Richardson, J. W.; Rotella, F. J.; Soderholm, L.; Cort, B.; Tinkle, M.; West, M. (1994). “Temperature Variation of the Structural Parameters in Actinide Tetrafluorides”. The Journal of Chemical Physics. 101 (11): 9333–9337. Bibcode:1994JChPh.101.9333K. doi:10.1063/1.467963.
4. Fluorian Kraus Dr., Sebastian A. Baer – UF₆ and UF₄ in Liquid Ammonia: [UF₇(NH₃)]³⁻ and [UF₄(NH₃)₄]. A European Journal, 15: 8269–8274 (ngày 11 tháng 8 năm 2009). doi:10.1002/chem.200901044.
5. Handbook… (Pierre Villars, Karin Cenzual, Roman Gladyshevskii; Walter de Gruyter GmbH & Co KG, 17 thg 12, 2014 - 1815 trang), trang 1081. Truy cập 25 tháng 4 năm 2021.
6. P.Glavič, J.Slivnik – Studies on the uranium tetrafluoride-hydrazinium(1+) fluoride and the uranium tetrafluoride-hydrazine systems. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 32 (9): 2939–2949 (tháng 9 năm 1970). doi:10.1016/0022-1902(70)80359-1.

Đọc thêm

• Booth, H. S.; Krasny-Ergen, W.; Heath, R. E. (1946). “Uranium Tetrafluoride”. Journal of the American Chemical Society. 68 (10): 1969. doi:10.1021/ja01214a028.