imported>Sldst-bot: некорректные параметры в ш:Родственные проекты

2026-03-03T02:43:33Z

некорректные параметры в ш:Родственные проекты

Новая страница

{{дзт|Фторид урана}}
{{Вещество
| картинка = Uranium-hexafluoride-2D.svg
| изображение = Uranium hexafluoride crystals sealed in an ampoule.jpg
| хим. имя = Фторид урана(VI)
| хим. формула = UF6
| традиционные названия = гексафторид урана, шестифтористый уран
| молярная масса = {{ChemMass |U=1|F=6|err=1}}
| темп. плавления = 64,0 °C (1,44 [[МПа]])
| темп. кипения = возгоняется при 56,4
| темп. разложения =
| тройная точка = 64,052 °C при 151 кПа<ref name=IAEA/>
| критическая точка =
| критическая темп. = 230,2 °C<ref name=IAEA/>
| критическое давление = 4,61 МПа<ref name=IAEA/>
| удельная теплота плавления = 54,167 Дж/кг (при 64 °C)<ref name=IAEA/>
| удельная теплота парообразования = 83,333 Дж/кг (при 64 °C)<ref name=IAEA/>
| плотность = 5,09 г/см3 (тв., 20 °C); 4,9 г/см3 (тв., 50 °C); 13,3 г/л (г., 60 °C)<ref name=IAEA/>
| CAS = [7783-81-5]
| SMILES =
| растворимость = реагирует
| конст. диссоц. кислоты =
| состояние =
| кинематическая вязкость =
| теплоёмкость =
| энтальпия образования = −2317
| теплота парообразования =
| NFPA 704 = {{NFPA 704| опасность для здоровья=4|огнеопасность=0|реакционноспособность=3|прочее=OX}}
| токсичность = чрезвычайно [[токсичность|токсичен]], [[радиоактивность|радиоактивен]], сильный [[окислитель]]
| ПДК = 0,015 мг/м3<ref name="автоссылка1">{{Cite web |url=https://www.safework.ru/content/cards/RUS1250.HTM |title=ГЕКСАФТОРИД УРАНА |access-date=2016-10-21 |archive-date=2019-12-15 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191215200609/https://www.safework.ru/content/cards/RUS1250.HTM |url-status=live }}</ref>
| ECB = {{ECB|T+|C|O|N}}
}}

'''Фтори́д ура́на(VI)''' (другие названия — '''гексафторид урана''', '''шестифтористый уран''') — [[бинарное соединение]] [[Уран (элемент)|урана]] со [[фтор]]ом, прозрачные летучие светло-серые кристаллы. Связь уран-фтор в нём носит [[Ковалентная связь|ковалентный]] характер. Обладает [[Кристаллическая решётка|молекулярной кристаллической решеткой]]. Очень [[яд]]овит, фторирующий агент и сильный окислитель, агрессивно реагирует с органическими веществами.

Является единственным соединением урана, переходящим в газообразное состояние при относительно низкой температуре<ref name=IAEA>Appendix II. Properties of UF6 and its reaction products. In: [http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_608_prn.pdf Interim guidance on the safe transport of uranium hexafluoride] {{Wayback|url=http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/te_608_prn.pdf |date=20160910225006 }}. — (IAEA-TECDOC-608). — IAEA, Vienna, 1991. — ISSN 1011-4289.</ref>, в связи с этим широко используется в [[обогащение урана|обогащении урана]] — [[разделение изотопов|разделении изотопов]] [[Уран-235|235U]] и [[Уран-238|238U]], одном из основных этапов производства топлива для [[ядерный реактор|ядерных реакторов]] и оружейного урана.

== Физические свойства ==
[[Файл:Uranium-hexafluoride-crystal-3D-vdW.png|thumb|left|Кристаллическая структура]]
[[Файл:Фазовая диаграмма гексафторид урана.png|thumb|280 px|Фазовая диаграмма UF6]]
При [[Стандартные условия|нормальных условиях]] гексафторид урана представляет собой светло-серые, желтоватые или прозрачные летучие кристаллы {{Крист|синг=р|гр=|a=0,9924|b=0,8954|c=0,5198|alpha=|beta=|gamma=|Z=4|d=|рп=1|nocat=}} с плотностью 5,09 г/см3<ref name=ХЭ>{{ХЭ|автор=Раков Э. Г.|статья=Урана фториды|том=5|страницы=45}}</ref>. При атмосферном давлении [[Сублимация (физика)|возгоняется]] при нагреве до 56,4 °C, однако при небольшом увеличении давления (например, при нагреве в запаянной [[Ампула|ампуле]]) может быть переведён в жидкость. [[Критическая температура фазового перехода|Критическая температура]] 230,2 °C, [[критическое давление]] 4,61 МПа<ref name=IAEA/>.

Энтальпия возгонки {{math|Δ''H''{{sup_sub|0|возг}}}} = 48,07 кДж/моль (56,5 °C). Молярная теплоёмкость {{nobr|{{math|''C''{{sup_sub|0|''p''}}}} {{=}} 167 Дж/(моль·К)}}. Энтальпия образования {{nobr|{{math|Δ''H''{{sup_sub|0|обр}}}} {{=}} −2197 кДж/моль}}. Энтропия {{nobr|{{math|''S''{{sup_sub|0|298}}}} {{=}} 227,6 Дж/(моль·К)}}<ref name=ХЭ/>.

Гексафторид урана [[Радиоактивный распад|радиоактивен]], вклад в его радиоактивность вносят все три природных изотопа урана (234U, 235U и 238U). [[Удельная активность]] гексафторида урана с природным содержанием изотопов урана (не обеднённого и не обогащённого) составляет {{nobr|1,7×104 [[Беккерель (единица)|Бк]]/г}}; чуть меньше половины активности (48,9%) обусловлено распадом 238U, такая же часть — распадом 234U (эти два природных изотопа урана находятся в [[Радиоактивное равновесие|радиоактивном равновесии]], поэтому их удельная активность в природном уране обычно одинакова); небольшая часть активности (2,3%) обусловлена 235U. Удельная активность [[Обеднённый уран|обеднённого]] (то есть с уменьшенным содержанием 235U и 234U) гексафторида урана до двух раз ниже, [[Обогащение урана|высокообогащённого]] по изотопу уран-235 может быть даже на два порядка выше и зависит от степени обогащения ураном-235 и ураном-234<ref name=IAEA/>.

Величины радиоактивности относятся к свежеприготовленному веществу, в котором отсутствуют все дочерние нуклиды [[радиоактивные ряды|уранового ряда]], кроме урана-234. Со временем, в течение примерно 150 дней после получения соединения в гексафториде урана накапливаются дочерние [[изотопы]] и восстанавливается естественное [[радиоактивное равновесие]] по концентрации короткоживущих нуклидов 234Th и 234Pa (дочерние нуклиды урана-238) и 231Th (дочерний нуклид урана-235); в результате удельная активность «старого» гексафторида урана с исходно природным содержанием изотопов увеличивается до {{nobr|4,0×104 [[Беккерель (единица)|Бк]]/г}}<ref name=IAEA/>.

Плотность паров гексафторида урана в большом диапазоне давлений и температур может быть выражена формулой:

: <math>\rho = {4,291} \cdot 10^{-2} \cdot \frac{P}{T} + {1,2328} \cdot 10^{4} \cdot \frac{P}{T^3},</math>

где <math>\rho</math> — плотность пара, кг/л;
: <math>P</math> — давление ([[кПа]]);
: <math>T</math> — абсолютная температура ([[кельвин|К]])<ref name=IAEA/>.

Давление паров <math>P</math> (мм рт. ст.) при температуре <math>t</math> (°C) можно найти по следующим эмпирическим формулам<ref name="Villani">{{книга|автор=|часть=|заглавие=Обогащение урана|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=Под ред. С. Виллани|место=М.|издательство=Энергоатомиздат|год=1983|том=|страницы=|страниц=320 |isbn=|тираж=|язык=ru}}</ref>{{rp|122}}.

Для диапазона температур 0…64 °C (над твёрдым веществом, точность 0,05 %):

: <math>\lg P = 6,38363 + 0,0075377~t - \frac{942,76}{t+183,416}.</math>

Для диапазона температур 64…116 °C (над жидкостью, точность 0,03 %):

: <math>\lg P = 6,99464 - \frac{1126,296}{t+221,963}.</math>

Для диапазона температур 116…230 °C (над жидкостью, точность 0,3 %):

: <math>\lg P = 7,69069 - \frac{1683,165}{t+302,148}.</math>

== Химические свойства ==
Бурно реагирует с водой и при нагревании с органическими растворителями; при обычных условиях растворяется в органических растворителях.

Взаимодействуя с водой и водяными парами во влажном воздухе, образует [[фторид уранила]] и [[фтороводород]]<ref name=IAEA/>:

:: <math>\mathsf{UF_6 + 2H_2O \rightarrow UO_2F_2 + 4HF\uparrow}</math>

Сильный окислитель. В жидком виде реагирует со многими органическими веществами со взрывом, поэтому в аппаратах, заполняемых гексафторидом урана, нельзя использовать обычные углеводородные смазки, герметизирующие замазки и уплотнители.

Не реагирует с [[Перфторированные органические соединения|полностью фторированными углеводородами]], такими как [[тефлон]] или [[перфторалканы]]. Не взаимодействует при нормальных условиях с [[кислород]]ом и [[азот]]ом, а также с сухим воздухом, однако реагирует с парами воды, содержащимися во влажном воздухе. В отсутствие паров и следов воды не вызывает существенной коррозии [[Алюминий|алюминия]], [[медь|меди]], [[Никель|никеля]], [[монель-металл]]а, [[Алюминиевая бронза|алюминиевой бронзы]]<ref name=IAEA/>.

Взаимодействует с фторидами щелочных металлов ([[фторид лития|LiF]], [[фторид натрия|NaF]], [[фторид калия|KF]]), [[Фторид аммония|фторидом аммония]], [[Фторид нитрозила|фторидом нитрозила]], некоторыми фторидами [[Щёлочноземельные металлы|щёлочноземельных металлов]], образуя фтороуранаты(IV). При нагревании восстанавливается [[водород]]ом, [[аммиак]]ом, тетрахлоруглеродом до UF4<ref name=ХЭ/>.

Фторид урана(VI) может быть использован в качестве фторирующего реагента в производстве [[фторорганические соединения|фторорганических соединений]]. При фторировании органических соединений гексафторид обычно восстанавливается до [[Фторид урана(IV)|тетрафторида урана]]. Процесс фторирования гексафторидом урана идёт с выделением большого количества тепла.

Фторирование непредельных органических соединений сопровождается присоединением фтора по [[двойная связь (химия)|двойной связи]]<ref name="orehov">{{книга
|автор = Орехов В. Т., Рыбаков А. Г., Шаталов В. В.
|заглавие = Использование обеднённого гексафторида урана в органическом синтезе
|издание =
|место = М.
|издательство = Энергоатомиздат
|год = 2007
|страниц = 112
|isbn = 978-5-283-03261-0
}}
</ref>. Так, из гексафторпропилена образуется [[Перфторпропан|октафторпропан]]:

: <math>\mathsf{CF_3\text{-}CF\text{=}CF_2 + UF_6 \rightarrow CF_3\text{-}CF_2\text{-}CF_3 + UF_4}</math> + 424,7 кДж/моль.

Из фтористого [[1,1-Дифторэтилен|винилиденфторида]] образуется [[Тетрафторэтан|1,1,1,2-тетрафторэтан]]<ref name="orehov" />:

: <math>\mathsf{CF_2\text{=}CH_2 + UF_6 \rightarrow CF_3\text{-}CH_2F + UF_4}</math> + 344,6 кДж/моль.

Фторирование трихлорэтилена сопровождается образованием [[1,2-дифтор-1,1,2-трихлорэтан]]а<ref name="orehov" />:

: <math>\mathsf{CCl_2\text{=}CHCl + UF_6 \rightarrow CCl_2F\text{-}CHClF + UF_4}.</math>

Фторирование [[Алканы|предельных органических соединений]] фторидом урана(VI) сопровождается замещением одного или нескольких атомов водорода в исходном соединении на фтор<ref name="orehov" />:

:: <math>\mathsf{CF_3\text{-}CH_3 + UF_6 \rightarrow CF_3\text{-}CH_2F + UF_4 + HF\uparrow}</math> + 219,1 кДж/моль.

== Получение ==
# В российском [[Ядерный топливный цикл|ядерном топливном цикле]]: Получается взаимодействием соединений [[Уран (элемент)|урана]] (например [[тетрафторид урана|тетрафторида]] UF4, оксидов) с F2 (в промышленности реакцию проводят в пламени смеси H2 и F2) или некоторыми другими фторирующими агентами, а затем очищают [[ректификация|ректификацией]] или центрифугированием в [[Газовая центрифуга|газовой центрифуге]].
# В американском [[Ядерный топливный цикл|ядерном топливном цикле]]: Переработанные в U3O8 («[[закись-окись урана]]») урансодержащие руды растворяют в азотной кислоте, получая раствор [[уранилнитрат]]а UO2(NO3)2. Чистый нитрат уранила получается с помощью жидкостной экстракции (например [[трибутилфосфат|ТБФ]] или [[ди-2-этилгексил фосфорная кислота|Д2ЭГФК]]), а затем, подвергаясь воздействию [[аммиак]]а, получается [[диуранат аммония]]. Восстановление водородом даёт [[диоксид урана]] UO2, который затем превращается с помощью [[плавиковая кислота|плавиковой кислоты]] HF в тетрафторид урана UF4. Окисление фтором даёт UF6.

== Применение ==
[[Файл:DUF6PH38.jpg|thumb|Контейнер с UF6]]
[[Файл:DUF6 storage yard far.jpg|thumb|Площадка хранения гексафторида урана в США]]
Применяется при [[разделение изотопов|разделении изотопов]] [[Уран-235|235U]] и [[Уран-238|238U]] методами газовой диффузии или [[Газовая центрифуга|центрифугирования]] для обеспечения делящимся веществом различных [[ядерные технологии|ядерных технологий]]. При этом образуется значительное количество неиспользуемых остатков (обеднённых по урану-235), обычно хранимых в виде гексафторида урана в контейнерах (см. [[Обеднённый гексафторид урана]]). Ныне на площадках при обогатительных заводах накоплены огромные количества гексафторида. Общее количество накопившегося гексафторида урана в мире на 2010 год составляет около 2 млн тонн<ref name="orehov" />.

[[Обеднённый гексафторид урана]] используют для фторирования органических соединений. Получаемые с использованием гексафторида урана в качестве фторирующего агента октафторпропан (C3F8, хладон-218, R-218, FC-218) и 1,1,1,2-тетрафторэтан (CF3-CFH2, хладон-134a, R-134, HFC-134a) являются альтернативной заменой озоноразрушающим хладоагентам. Озоноразрушающий потенциал ODP равен нулю. 1,2-Дифтортрихлорэтан (CFCl2CFClH, хладон-122а, R-122a, HCFC-122a) является альтернативной заменой озоноразрушающих [[хлорфторуглероды|фторхлоруглеродных]] растворителей. Его можно применить в качестве растворителя, экстрагента, вспенивающего агента при производстве полимерных изделий, анестетика для животных<ref>{{книга
|заглавие = Промышленные фторорганические продукты: Справ. изд
|ответственный = Б. Н. Максимов, В. Г. Барабанов, И. Л. Серушкин и др.
|издание = 2-е изд., перераб. и доп
|место = СПб
|издательство = Химия
|год = 1996
|страниц = 544
|isbn = 5-7245-1043-X
}}
</ref>.

=== Запасы и утилизация ===
На конец 2010-х годов в результате изотопного обогащения урана в мире накоплено около 1,5-2 млн тонн обеднённого урана, ежегодно добавляется ещё 40-60 тыс. тонн обеднённого урана<ref name="aexp">{{Cite web |url=http://atomicexpert.com/page2745599.html |title=Наследие обогащения |access-date=2019-11-10 |archive-date=2020-11-11 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201111213729/https://atomicexpert.com/page2745599.html |url-status=live }}</ref>. Подавляющая часть этого объёма хранится в виде обеднённого гексафторида урана (ОГФУ) в специальных стальных ёмкостях. По мере совершенствования технологий изотопного обогащения старые запасы ОГФУ иногда дообогащают. Однако длительное хранение столь большого количества химически опасных веществ нежелательно, поэтому существуют технологии конверсии гексафторида урана в менее опасные формы, например [[оксиды урана]] или [[тетрафторид урана]] UF4.

Известны проекты химической переработки гексафторида во Франции, США, России, Великобритании<ref name="aexp"/>. Производительность действующих на 2018 год предприятий конверсии ОГФУ — свыше 60 тыс. тонн в год в пересчете на уран. Во Франции конверсия ведётся с 1980-х годов, на 2018 год мощность — 20 тыс. тонн в год. В 2000-х годах две установки мощностью 18 тыс. и 13,5 тыс. тонн в год введены в строй в США. В Великобритании строят установку мощностью 7 тыс. тонн. В России первая промышленная установка по французской технологии введена в строй в 2009 году на [[Электрохимический завод|Электрохимическом заводе]] в [[Зеленогорск (Красноярский край)|Зеленогорске]] (Красноярский край)<ref name="aexp"/><ref name="ainf">{{Cite web |url=http://atominfo.ru/news/air8598.htm |title=Деконверсия ОГФУ — как это делают в Зеленогорске |access-date=2019-11-10 |archive-date=2019-11-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20191110172647/http://atominfo.ru/news/air8598.htm |url-status=live }}</ref>. В 2010 году там же введена в строй установка восстановления ОГФУ в низкотемпературной плазме по российской технологии. Мощность этих двух установок — около 10 тыс. тонн в год. Все эти установки получают [[Оксид урана(VI)-диурана(V)|закись-окись урана]] и [[фтороводород]]. Также на [[Ангарский электролизный химический комбинат|Ангарском химкомбинате]] разрабатывают опытно-демонстрационную установку «Кедр» мощностью 2 тыс. тонн в год с получением [[тетрафторид урана|тетрафторида урана]] по технологии восстановления ОГФУ в водородном пламени.

== Опасность ==

=== Биологическая опасность ===
[[Файл:Skull and Crossbones.svg|50px|right]]
[[Файл:Radioactive.svg|50px|right]]
'''В России''' — класс опасности 1, максимальная разовая [[ПДК]] в воздухе рабочей зоны — 0,015 мг/м³ (1998 год)<ref name="автоссылка1" />. '''В США''' предельный пороговый уровень однократного воздействия согласно [[Американская ассоциация государственных промышленных гигиенистов|ACGIH]] — 0,6 мг/м³ (1995 год).

Чрезвычайно едкое вещество, разрушающее любую живую органику с образованием химических ожогов, реагирует со всеми органическими веществами, кроме [[Политетрафторэтилен|тефлона]] и [[фторкаучук]]ов. При контакте рекомендуется промывка большим количеством воды. Воздействие паров, аэрозолей и продуктов реакции с влагой воздуха вызывает [[отёк лёгких]] и их химический ожог, что очень опасно для жизни. Всасывается в организм через лёгкие или желудочно-кишечный тракт. Очень токсичен, вызывает тяжёлые отравления. Обладает кумулятивным эффектом с поражением печени и почек.

Уран слаборадиоактивен. Загрязнение окружающей среды соединениями урана создаёт риск радиационных аварий.

В [[Нормальные условия|нормальных условиях]] представляет собой быстро [[Сублимация (физика)|возгоняющееся]] твёрдое вещество, реагирующее с влагой в воздухе с образованием фторида уранила и паров [[фтороводород]]а. [[Парциальное давление]] паров — 14 кПа. Вокруг твёрдого вещества быстро образуется опасная концентрация паров.

=== Химическая опасность ===
Бурно реагирует с водой, в том числе с атмосферной влагой с образованием UO2F2 ([[фторид уранила]]) и [[фтороводород]]а HF.

Вещество является сильным окислителем. Хорошо реагирует с органическими веществами. Медленно реагирует со многими металлами, образуя фториды металлов. Агрессивен в отношении резины и многих пластиков. Реагирует с ароматическими соединениями типа [[бензол]]а и [[толуол]]а.

=== Пожарная опасность ===
Не горюч, но при нагреве (в том числе в огне) выделяет едкие токсичные пары. Запрещается применение воды при тушении пожара. Допустимо применение порошковых и углекислотных средств тушения.

{{Родственные проекты}}

== Примечания ==
{{примечания}}
{{Фториды}}
{{Соединения урана}}

[[Категория:Гексафториды|урана]]
[[Категория:Соединения урана]]

Фторид урана(VI) - История изменений

imported>Sldst-bot: некорректные параметры в ш:Родственные проекты