Plutonium(III)-fluorid

Kristallstruktur
Kristallstruktur von Plutonium(III)-fluorid
Vorlage:Farbe Pu3+ 0 Vorlage:Farbe F−
Kristallsystem	trigonal
Raumgruppe	P3c1 (Nr. 165)Vorlage:Raumgruppe/165
Gitterparameter	a = 709,3 pm c = 725,4 pm<ref name="Gmelin" />
Koordinationszahlen	Pu[9], F[3]
Allgemeines
Name	Plutonium(III)-fluorid
Andere Namen	Plutoniumtrifluorid
Verhältnisformel	PuF3
Kurzbeschreibung	violette Kristalle<ref name="Gmelin">Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, System Nr. 71, Transurane, Teil C, S. 101–104.</ref>
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN ECHA-InfoCard PubChem 139624 DrugBank Wikidata [[:d:|]]
Eigenschaften
Molare Masse	301,06 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	9,33 g·cm−3<ref name="CRC">David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-81.</ref>
Schmelzpunkt	1396 °C<ref name="Gmelin" />
Siedepunkt	1957 °C<ref name="Gmelin" />
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="brauer" />
Gefahren- und Sicherheitshinweise
Datei:ISO 7010 W003.svg Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung keine Einstufung verfügbar<ref name="NV">Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden. </ref>
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−371 ± 3 kcal·mol−1<ref name="Gmelin" />
Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Plutonium(III)-fluorid ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Plutonium und Fluor. Es besitzt die Formel PuF₃ und gehört zur Stoffklasse der Fluoride.

Darstellung

Plutonium(III)-fluorid ist schwerlöslich und entsteht durch die Umsetzung einer wässrigen Plutonium(III)-nitratlösung mit Fluoridsalzen im Sauren.<ref>G. A. Burney, F. W. Tober: Precipitation of Plutonium Trifluoride. In: Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1965, 4 (1), S. 28–32 (doi:10.1021/i260013a009).</ref>

<chem>Pu^3+ (aq) + 3 F^- (aq) -> PuF3 (s) v</chem>

Plutonium(III)-fluorid kann auch durch Reaktion von Plutonium(IV)-oxalat und Wasserstoff, Plutonium(III)-oxalat oder Plutonium(IV)-oxid mit Fluorwasserstoff gewonnen werden.<ref name="brauer">Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band II. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1299. </ref>

<chem>2 Pu(C2O4)2 + H2 + 6 HF -> 2 PuF3 + 2 CO + 2 CO2 + 4 H2O</chem>

<chem>Pu2(C2O4)3 + 6 HF -> 2 PuF3 + 3 CO + 3 CO2</chem>

<chem>2 PuO2 + H2 + 6 HF -> 2 PuF3 + 4 H2O</chem>

Eigenschaften

Plutonium(III)-fluorid bildet violette Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 1396 °C.<ref name="Gmelin" /> Es kristallisiert in der Lanthanfluoridstruktur mit den Gitterparametern a = 709,3 pm und c = 725,4 pm.<ref name="Gmelin" /> Hierbei ist jeder Plutoniumkern von neun Fluorkernen in einer verzerrten dreifach-überkappten trigonal-prismatischen Struktur umgeben. Es ist sublimierbar und hat eine größere Flüchtigkeit als Americium(III)-fluorid.<ref>Stephen C. Carniglia, B. B. Cunningham: Vapor Pressures of Americium Trifluoride and Plutonium Trifluoride, Heats and Free Energies of Sublimation. In: J. Am. Chem. Soc. 1955, 77 (6), S. 1451–1453 (doi:10.1021/ja01611a015).</ref><ref>P. D. Kleinschmidt: Sublimation Studies of Plutonium Trifluoride. In: Journal of Nuclear Materials. 167, 1989, S. 131–134 (doi:10.1016/0022-3115(89)90434-0).</ref>

Verwendung

Um Plutonium zur Wiederaufbereitung durch Ausfällung aus Lösungen abtrennen zu können, wurde eine Methode zur Ausfällung als Plutonium(III)-fluorid entwickelt, um eine Alternative zur bisherigen Plutoniumperoxidmethode zu haben.<ref name="hydro">C. K. Gupta: Hydrometallurgy in Extraction Processes. CRC Press, 1990, ISBN 978-0-8493-6805-9, S. 206–208 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).</ref> Eine Studie des Los Alamos National Laboratory aus dem Jahr 1957 berichtet, dass diese Methode gegenüber dem bisherigen Verfahren weniger effektiv sei,<ref name="losala"></ref> während eine neuere Studie, die vom US-Office of Scientific and Technical Information in Auftrag gegeben wurde, diese als eine eher effektivere Methode darstellt.<ref name="anal"></ref><ref>K. F. Grebenkin, Yu. N. Zuev, L. N. Lokhtin, N. A. Novoselov, A. V. Panov, V. A. Simonenko, V. G. Subbotin, V. M. Berezkin, E. N. Zvonarev, O. I. Kozlov, V. I. Lobanov, V. P. Mashirev, V. V. Shatalov, A. D. Maksimov, D. Yu. Chuvilin: Synthesis of Plutonium Trifluoride from Weapons – Plutonium as a Potential Fuel for Power Reactors. In: Atomic Energy. 1997, 83 (2), S. 614–621 (doi:10.1007/BF02413891).</ref>

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, obwohl die chemische Giftigkeit bekannt ist. Wichtig sind die auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren, sofern es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Einzelnachweise

<references />

Literatur

• David L. Clark, Siegfried S. Hecker, Gordon D. Jarvinen, Mary P. Neu: Plutonium, 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. 813–1264 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_7).