Uran(V)-fluorid

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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.<ref name="brauer">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.</ref>

<math>\mathrm{2 \ UCl_6 + 10 \ HF \longrightarrow 2 \ UF_5 + 10 \ HCl + Cl_2}</math>

<math>\mathrm{2 \ UCl_5 + 10 \ HF \longrightarrow 2 \ UF_5 + 10 \ HCl}</math>

Möglich ist auch die Komproportionierung von Uran(IV)-fluorid und Uran(VI)-fluorid<ref name="brauer" />

<math>\mathrm{UF_4 + UF_6 \longrightarrow 2 \ UF_5}</math>

oder die Fluorierung von Uran(IV)-fluorid.<ref name="brauer" />

<math>\mathrm{2 \ UF_4 + F_2 \longrightarrow 2 \ UF_5}</math>

Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reduktion von Uran(VI)-fluorid entweder mit Bromwasserstoff<ref name="brauer" /> oder mit Schwefeldioxid bei 160 °C<ref name="Eller_1979">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 (Vorlage:DOI).</ref>.

Eigenschaften

Uran(V)-fluorid existiert in zwei Modifikationen, der Tieftemperatur-β-Modifikation und der Hochtemperatur-α-Modifikation. Die Übergangstemperatur beträgt 130 °C.<ref name="Taylor_1980">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 (Vorlage:DOI, Vorlage:Bibcode).</ref> Die β-Modifikation ist blassgelb und besitzt eine tetragonale Kristallstruktur mit der Vorlage:Raumgruppe und den Gitterparametern a = 1150 pm und c = 519,8 pm.<ref name="brauer" /> Die α-Modifikation besitzt auch eine tetragonale Kristallstruktur mit der Raumgruppe Vorlage:Raumgruppe und den Gitterparametern a = 651,2 pm und c = 446,3 pm.<ref name="brauer" /> Sie ist im Vakuum oberhalb von 500 °C sublimierbar, wobei ab 150 °C eine Disproportionierung beginnt.<ref name="brauer" /> Es bildet blassblaue bis blassgraue Kristalle und schmilzt (unter UF₆-Druck<ref name="brauer" />) bei 348 °C. Die Verbindung besteht aus UF₅-Einheiten und bildet durch Fluorbrücken lineare Ketten.<ref name="Howard_1982">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 (Vorlage:DOI).</ref> Das Monomer hat eine fluktuierende Geometrie zwischen D_3h und C_4v.<ref name="Onoe_1997">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 (Vorlage:DOI).</ref>

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.<ref>Rainer Köthe: „Billig-Brennstoff für Atomkraftwerke“, Die Zeit, 25/1975 (13. Juni 1975) (PDF).</ref>

Einzelnachweise

<references/>

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 (Vorlage:DOI).
• Vorlage:Holleman-Wiberg