Uran(V)-fluorid

Kristallstruktur
_ U5+ 0 _ F−
Kristallsystem	tetragonal
Raumgruppe	I42d (Nr. 122)Vorlage:Raumgruppe/122 (β) I4/m (Nr. 87)Vorlage:Raumgruppe/87 (α)
Gitterparameter	a = 1150 pm (β) c = 519,9 pm (β)
Allgemeines
Name	Uran(V)-fluorid
Andere Namen	Uranpentafluorid
Verhältnisformel	UF5
Kurzbeschreibung	blassgelbe Kristalle[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 13775-07-0 EG-Nummer 237-405-9 ECHA-InfoCard 100.033.991 PubChem 83723 Wikidata Q417975
Eigenschaften
Molare Masse	333,02 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	6,45 g·cm−3 (β)[1] 5,81 g·cm−3 (α)[2]
Schmelzpunkt	348 °C[2]
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),[4] ggf. erweitert[3][5] Gefahr H- und P-Sätze H: 330​‐​300​‐​373​‐​411 P: ?
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Uran(V)-fluorid ist eine chemische Verbindung, bestehend aus den Elementen Uran und Fluor. Es besitzt die Formel UF₅ und gehört zur Stoffklasse der Fluoride.

Darstellung

Uran(V)-fluorid entsteht durch Umsetzung von Uran(VI)-chlorid oder Uran(V)-chlorid mit wasserfreiem Fluorwasserstoff.^[1]

${\displaystyle \mathrm {2\ UCl_{6}+10\ HF\longrightarrow 2\ UF_{5}+10\ HCl+Cl_{2}} }$

${\displaystyle \mathrm {2\ UCl_{5}+10\ HF\longrightarrow 2\ UF_{5}+10\ HCl} }$

Möglich ist auch die Komproportionierung von Uran(IV)-fluorid und Uran(VI)-fluorid^[1]

${\displaystyle \mathrm {UF_{4}+UF_{6}\longrightarrow 2\ UF_{5}} }$

oder die Fluorierung von Uran(IV)-fluorid.^[1]

${\displaystyle \mathrm {2\ UF_{4}+F_{2}\longrightarrow 2\ UF_{5}} }$

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reduktion von Uran(VI)-fluorid entweder mit Bromwasserstoff^[1] oder mit Schwefeldioxid bei 160 °C^[6].

Eigenschaften

Uran(V)-fluorid existiert in zwei Modifikationen, der Tieftemperatur-β-Modifikation und der Hochtemperatur-α-Modifikation. Die Übergangstemperatur beträgt 130 °C.^[7] Die β-Modifikation ist blassgelb und besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I42d (Raumgruppen-Nr. 122)Vorlage:Raumgruppe/122 und den Gitterparametern a = 1150 pm und c = 519,8 pm.^[1] Die α-Modifikation besitzt auch eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe I4/m (Nr. 87)Vorlage:Raumgruppe/87 und den Gitterparametern a = 651,2 pm und c = 446,3 pm.^[1] Sie ist im Vakuum oberhalb von 500 °C sublimierbar, wobei ab 150 °C eine Disproportionierung beginnt.^[1] Es bildet blassblaue bis blassgraue Kristalle und schmilzt (unter UF₆-Druck^[1]) bei 348 °C. Die Verbindung besteht aus UF₅-Einheiten und bildet durch Fluorbrücken lineare Ketten.^[8] Das Monomer hat eine fluktuierende Geometrie zwischen D_3h und C_4v.^[9]

Verwendung

Uran(V)-fluorid spielt eine Rolle bei der Laseranreicherung von Uran(VI)-fluorid. Hier wird selektiv das ²³⁵U enthaltende Molekül zunächst durch einen ersten Laser angeregt, bevor durch einen zweiten Laser ein Fluoratom abgespalten wird. Das entstehende feste ²³⁵UF₅ kann leicht aus dem Gas gefiltert werden. Das ²³⁸UF₆ wird nicht umgesetzt, so dass eine einfache Trennung der Isotope erfolgt. Nach anfänglicher Euphorie über die Vorteile dieses Verfahrens gegenüber herkömmlichen, etablierten Anreicherungsverfahren stellte sich später wieder größere Skepsis ein bezüglich der industriellen Realisierbarkeit.^[10]

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b c d e f g h i j} Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band II, Ferdinand Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1203–1204.
2. ↑ ^{a b} David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 89. Auflage. (Internet-Version: 2009), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Physical Constants of Organic Compounds, S. 3-17.
3. ↑ Eintrag zu Uranverbindungen in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA, abgerufen am 1. Februar 2016. (JavaScript erforderlich)
4. ↑ Nicht explizit in Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Gruppeneintrag uranium compounds with the exception of those specified elsewhere in this Annex im Classification and Labelling Inventory der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA), abgerufen am 1. Februar 2016. Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.
5. ↑ Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung.
6. ↑ P. G. Eller, A. C. Larson, J. R. Peterson, D. D. Ensor, J. P. Young: „Crystal structures of α-UF₅ and U₂F₉ and spectral characterization of U₂F₉“, in: Inorganica Chimica Acta, 1979, 37 (2), S. 129–133 (doi:10.1016/S0020-1693(00)95530-0).
7. ↑ J. C. Taylor, A. B. Waugh: „Neutron diffraction study of β-uranium pentafluoride between 77 and 403 K“, in: Journal of Solid State Chemistry, 1980, 35 (2), S. 137–147 (doi:10.1016/0022-4596(80)90485-5, bibcode:1980JSSCh..35..137T).
8. ↑ C. J. Howard, J. C. Taylor, A. B. Waugh: „Crystallographic Parameters in α-UF₅ and U₂F₉ by Multiphase Refinement of High-Resolution Neutron Powder Data“, in: Journal of Solid State Chemistry, 1982, 45, S. 396–398 (doi:10.1016/0022-4596(82)90185-2).
9. ↑ J. Onoe, H. Nakamatsu, T. Mukoyama, R. Sekine, H. Adachi, K. Takeuchi: „Structure and Bond Nature of the UF₅ Monomer“, in: Inorganic Chemistry, 1997, 36 (9), S. 1934–1938 (doi:10.1021/ic961237s).
10. ↑ Rainer Köthe: „Billig-Brennstoff für Atomkraftwerke“, Die Zeit, 25/1975 (13. Juni 1975) (PDF).

Literatur

• Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżynński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 253–698 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_5).
• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1, S. 1969.