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Uran(IV)-fluorid

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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Kristallstruktur
Kristallstruktur von Uran(IV)-fluorid
Vorlage:Farbe U4+ 0 Vorlage:Farbe F
Kristallsystem

monoklin

Raumgruppe

C2/c (Nr. 15)Vorlage:Raumgruppe/15

Gitterparameter

a = 1273 pm
b = 1075 pm
c = 843 pm
β = 126°

Allgemeines
Name Uran(IV)-fluorid
Andere Namen

Urantetrafluorid

Verhältnisformel UF4
Kurzbeschreibung

grüne monokline Kristalle<ref name="CRC" />

Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer Vorlage:CASRN
EG-Nummer 233-170-1
ECHA-InfoCard 100.030.142
PubChem 61461
Wikidata [[:d:Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)|Lua-Fehler in Modul:Wikidata, Zeile 1464: attempt to index field 'wikibase' (a nil value)]]
Eigenschaften
Molare Masse 314,02 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte

6,7 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. 4-97.</ref>

Schmelzpunkt

1036 °C<ref name="CRC" />

Siedepunkt

1417 °C<ref name="CRC" />

Gefahren- und Sicherheitshinweise
Datei:ISO 7010 W003.svg
Radioaktiv
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP),<ref name="CLP_100.240.790">Nicht explizit in Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP) gelistet, fällt aber mit der angegebenen Kennzeichnung unter den Gruppeneintrag Vorlage:Linktext-Check in der Datenbank ECHA CHEM der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA)Vorlage:Abrufdatum Hersteller bzw. Inverkehrbringer können die harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erweitern.</ref> ggf. erweitert<ref name="GESTIS">Eintrag zu Vorlage:Linktext-Check in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFAVorlage:Abrufdatum (JavaScript erforderlich)</ref><ref>Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung.</ref>
Gefahrensymbol Gefahrensymbol Gefahrensymbol

Gefahr

H- und P-Sätze H: 330​‐​300​‐​373​‐​411
P: ?
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0

−(1920,0 ± 3,7) kJ·mol−1<ref>E. H. P. Cordfunke, W. Ouweltjes: Standard Enthalpies of Formation of Uranium Compounds VII. UF3 and UF4 (by Solution Calorimetry), in: The Journal of Chemical Thermodynamics, 1981, 13 (2), S. 193–197 (doi:10.1016/S0021-9614(81)80025-0).</ref>

Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

Uran(IV)-fluorid (UF4), meistens Urantetrafluorid genannt, ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Uran und Fluor. Es ist ein grüner kristalliner Feststoff und aufgrund seiner Ionenbindung ein Salz. Es ist daher als „green salt“ bekannt. Es ist in der Regel ein Zwischenprodukt bei der Umwandlung von Uranerzen zu Uranhexafluorid (UF6), das wiederum die wichtigste Grundlage für die Produktion von Brennstäben und Nuklearwaffen bildet.

Darstellung

Es wird gebildet durch Einwirkung von Flusssäure auf Urandioxid:

<chem>UO2 + 4 HF -> UF4 + 2 H2O</chem>

oder durch Reaktion von UF6 mit Wasserstoffgas:

<chem>UF6 + H2 -> UF4 + 2 HF</chem>

Sehr reines Uran(IV)-fluorid kann durch Überleiten von trockenem Dichlordifluormethan (Freon 12) über 400 °C heißes Uran(VI)-oxid erhalten werden.<ref>H. S. Booth, W. Krasny-Ergen, R. E. Heath: Uranium Tetrafluoride, in: Journal of the American Chemical Society, 1946, 68 (10), S. 1969–1970 (doi:10.1021/ja01214a028).</ref><ref>G. Brauer (Hrsg.), Handbook of Preparative Inorganic Chemistry 2nd ed., vol. 1, Academic Press 1963, S. 261–262.</ref>

<chem>UO3 + 2 CCl2F2 -> UF4 + Cl2 + COCl2 + CO2</chem>

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Uran(IV)-fluorid kristallisiert im monoklinen Kristallsystem in der Raumgruppe C2/c (Raumgruppen-Nr. 15)Vorlage:Raumgruppe/15 mit den Gitterparametern a = 1273 pm, b = 1075 pm, c = 843 pm, β = 126° und zwölf Formeleinheiten pro Elementarzelle.<ref>A. C. Larson, R. B. Roof Jnr, D. T. Cromer: The Crystal Structure of UF4, in: Acta Crystallographica, 1964, 17, S. 555–558 (doi:10.1107/S0365110X64001293).</ref>

Chemische Eigenschaften

Uran(IV)-fluorid hydrolysiert allmählich bei Kontakt mit Wasser zu Urandioxid und Flusssäure. Aufgrund dieses Verhaltens ist eine Lagerung an feuchter Luft nicht empfehlenswert, stattdessen sollte es an trockener Luft oder unter Inertgas gelagert werden.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />Uranium Tetrafluoride, Appendix A of the PEIS (DOE/EIS-0269) (Memento vom 30. Januar 2016 im Internet Archive)</ref>

<chem>UF4 + 2 H2O -> UO2 + 4 HF</chem>
Datei:Uranium tetrafluoride.jpg
Uran(IV)-fluorid

Sicherheitshinweise

Uran(IV)-fluorid ist hochtoxisch beim Einatmen und Verschlucken. Außerdem besteht die Gefahr der Uran-Anreicherung im menschlichen Körper, was vor allem die Leber und die Nieren betrifft. Für Wasserorganismen ist es ebenfalls giftig und kann Langzeitschäden in der Wasserwelt verursachen. Wie alle Uranverbindungen ist es radioaktiv. Die Aktivität ist von der Isotopenzusammensetzung des Urans abhängig.

Produktion

In Europa wird es fast ausschließlich durch den französischen Staatskonzern Orano an dessen Standort Malvési in Narbonne hergestellt. Die jährliche Produktionsmenge betrug zu Spitzenzeiten Anfang der 2000er bis zu 14.000 t, was etwa einem Viertel des weltweiten Jahresgesamtbedarfs entsprach. Nach dem Reaktorunfall von Fukushima war die Produktion in Malvési zunächst stark rückläufig, hat sich jedoch mittlerweile wieder stabilisiert.

Ausgangsprodukt ist das meist direkt aus den Uranerzminen gelieferte Pulvergemisch Yellowcake. Das Uran(IV)-fluorid wird anschließend an einem weiteren Standort des Unternehmens zu Uranhexafluorid verarbeitet und für die Nutzung in Kernkraftwerken aufbereitet.

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).
  • S. Kern, J. Hayward, S. Roberts, J. W. Richardson, F. J. Rotella, L. Soderholm, B. Cort, M. Tinkle, M. West, D. Hoisington, G. H. Lander: Temperature Variation of the Structural Parameters in Actinide Tetrafluorides, in: Journal of Chemical Physics, 1994, 101, S. 9333–9337 (doi:10.1063/1.467963).

Einzelnachweise

<references />

Weblinks

Commons: Uran(IV)-fluorid – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien