六氟化鈾

六氟化鈾
	IUPAC名; 六氟化鈾; 氟化鈾(VI)
識別
CAS編號	7783-81-5
SMILES	F[U](F)(F)(F)(F)F;
性質
化學式	UF6
摩爾質量	352.02 g·mol⁻¹
外觀	無色固體
密度	（固） 5.09
熔點	64.8℃ (338.0 K)（1.47atm）
沸點	56.5℃ (329.7 K) （升華）
溶解性（水）	分解
結構
晶體結構	六方緊密堆積 (HCP)
分子構型	八面體
偶極矩	0
熱力學
ΔfHm⦵298K	-2317 kJ/mol
S⦵298K	228 J.K−1.mol−1
危險性
	歐盟危險性符號; 劇毒 T+
警示術語	R：R26/27/28, R34
安全術語	S：S1/2, S7/9, S26, S45
NFPA 704	0 4 1
相關物質
其他陰離子	六氯化鈾
其他陽離子	四氟化釷; 五氟化鏷; 五氟化鎿; 五氟化鈈
相關化學品	三氟化鈾; 四氟化鈾; 五氟化鈾
	若非註明，所有數據均出自標準狀態（25 ℃，100 kPa）下。

六氟化鈾（英語：uranium hexafluoride）是一種鈾的化合物，其化學式為UF₆。六氟化鈾被用於製取濃縮鈾，因此在核工業中有很重要的價值。標準狀況下，六氟化鈾為灰色的晶體。六氟化鈾有很強的毒性，可與水劇烈反應，並且能腐蝕大多數金屬。它與鋁反應溫和，在鋁的表面形成緻密的氟化鋁薄膜，阻止反應進一步進行。

製取

磨碎鈾礦（U₃O₈，或稱「黃餅」），並將其溶於硝酸，產生硝酸鈾酰UO₂(NO₃)₂溶液。萃取純化後，使硝酸鈾酰與氨反應，生成重鈾酸銨(NH₄)₂U₂O₇。加氫還原得到二氧化鈾，再與氫氟酸反應生成四氟化鈾。四氟化鈾與氟進行氧化反應產生UF₆。

核燃料循環中的應用

各種主要的鈾濃縮方法都需要用到六氟化鈾，不論是氣體擴散法，還是氣體離心法。這是由於六氟化鈾的三相點為 147 °F （64 °C，337 K），且氣壓略高於大氣壓。氟在自然界只存在一種穩定核種也是一個原因，因此各種六氟化鈾分子的相對分子質量差異可以完全歸咎於各種鈾核種相對原子質量的差異。^[1]

玻璃管中的六氟化鈾

其他所有的氟化鈾將產生固態的配位聚合物。

氣相擴散法所需用的能量大約是氣體離心法的60倍。儘管如此，其中僅僅有4%的能量被用於製取濃縮鈾。

除此之外，捷克發展了一種循環使用核燃料的方法：用舊的氧化物核燃料與氟氣反應生成各種氟化物的混合物，再用分餾分離各種組分。

儲存

目前大約95%的貧化鈾都以六氟化鈾的形式被置於氣體鋼瓶中，儲存在核工廠的附近。每個鋼瓶大約含有12.7噸的固體六氟化鈾。僅在美國，1993年至2005年期間，就有686,500噸的六氟化鈾（57,122瓶）作為貧化鈾的儲存形式被生產出來。它們被儲存在俄亥俄州樸茨茅夫，田納西州橡樹嶺和肯塔基州帕迪尤卡。^[2]^[3]六氟化鈾很不穩定，與潮濕空氣接觸時即會反應生成極易溶於水並且毒性很大的氟化鈾酰和氟化氫，因此長期儲存六氟化鈾會對環境及人的健康造成損害，須定期檢查是否有裂縫。^[4]

美國已經發生過數起涉及六氟化鈾的事故。^[5]^[6]美國政府將 UF₆ 轉化為固態的鈾氧化物回收。^[7]但這種回收總共要花費大約1500萬到4.5億美元。^[8]

化學性質

固態時的結構由 J.H. Levy、J.C Taylor 和 A.B Waugh所描述。^[9]在該論文中，他們利用中子繞射測定UF₆、 MoF₆ 和 WF₆ 在77K下的結構。

六氟化鈾的晶體結構

六氟化鈾可作為氧化劑或路易斯酸，易於氟離子結合。如氟化銅與六氟化鈾在乙腈中反應會生成 Cu[UF₇]₂.5MeCN。^[10]

含有有機陽離子的鈾（VI）聚合物已經製得並用X光繞射分析。^[11]

其他鈾氟化物

C.J. Howard，J.C. Taylor 和 A.B. Waugh 提出了五氟化鈾（UF₅）和九氟化二鈾（U₂F₉）的結構。^[12]三氟化鈾的結構則由 J. Laveissiere 闡明。^[13]

J.H. Levy，J.C. Taylor 和 P.W. Wilson 提出了四氟氧鈾的結構。^[14]

參見

參考資料

^ Uranium Enrichment and the Gaseous Diffusion Process. USEC Inc. [2007-09-24]. （原始內容存檔於2007-10-19）.
^ How much depleted uranium hexafluoride is stored in the United States?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. ^{[永久失效連結]}
^ Documents. [2008-02-27]. （原始內容存檔於2008-02-16）.
^ What is DUF₆? Is it dangerous and what should we do with it?. Institute for Energy and Environmental Research. December 1997 [2017-02-23]. （原始內容存檔於2012-02-05）（英語）.
^ Have there been accidents involving uranium hexafluoride?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. [2008-02-27]. （原始內容存檔於2008-03-06）.
^ Uranium Hexafluoride (UF₆) Tailings: Characteristics, Transport and Storage at the Siberian Chemical Combine (Sibkhimkombinat) Tomsk (PDF). Large and Associates. 5 November 2005 [2007-09-24]. （原始內容 (briefing note)存檔於2007-09-27）.
^ What is going to happen to the uranium hexafluoride stored in the United States?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. ^{[永久失效連結]}
^ Are there any currently-operating disposal facilities that can accept all of the depleted uranium oxide that would be generated from conversion of DOE's depleted UF6 inventory?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. ^{[永久失效連結]}
^ J.H. Levy, J.C Taylor and A.B Waugh. Neutron powder structural studies of UF₆, MoF₆ and WF₆ at 77 K. Journal of Fluorine Chemistry. 1983, 23: 29–36. doi:10.1016/S0022-1139(00)81276-2.
^ Berry JA, Poole RT, Prescott A, Sharp DWA, Winfield JM. The oxidising and fluoride ion acceptor properties of uranium hexafluoride in acetonitrile. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1976: 272. doi:10.1039/DT9760000272. x
^ Walker SM, Halasyamani PS, Allen S, O'Hare D. From Molecules to Frameworks: Variable Dimensionality in the UO₂(CH₃COO)₂·2H₂O/HF(aq)/Piperazine System. Syntheses, Structures, and Characterization of Zero-Dimensional (C₄N₂H₁₂)UO₂F₄·3H₂O, One-Dimensional (C₄N₂H₁₂)₂U₂F₁₂·H2O, Two-Dimensional (C₄N₂H₁₂)₂(U₂O₄F₅)₄·11H₂O, and Three-Dimensional (C₄N₂H₁₂)U₂O₄F₆. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121: 10513. doi:10.1021/ja992145f. x
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^ Laveissiere J. Bulletin de la Societe Francaise de Mineralogie et de Cristallographie. 1967, 90: 304–307. 缺少或|title=為空 (幫助)
^ Levy JH, Taylor JC, Wilson PW. Structure of fluorides .17. NEUTRON-DIFFRACTION STUDY OF ALPHA-URANIUM OXIDE TETRAFLUORIDE. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1977, 39: 1989–1991.

延伸閱讀

Levy JH. Structure of fluorides. Part XII. Single-crystal neutron diffraction study of uranium hexafluoride at 293 K. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1976: 219. doi:10.1039/DT9760000219. x (xstal structure)
Olah GH, Welch J. Synthetic methods and reactions. 46. Oxidation of organic compounds with uranium hexafluoride in haloalkane solutions. J. Am. Chem. Soc. 1978, 100: 5396. doi:10.1021/ja00485a024. x (selective oxidant of CFCs)

[1] Uranium Enrichment and the Gaseous Diffusion Process. USEC Inc. [2007-09-24]. （原始內容存檔於2007-10-19）.

[2] How much depleted uranium hexafluoride is stored in the United States?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. ^{[永久失效連結]}

[3] Documents. [2008-02-27]. （原始內容存檔於2008-02-16）.

[4] What is DUF₆? Is it dangerous and what should we do with it?. Institute for Energy and Environmental Research. December 1997 [2017-02-23]. （原始內容存檔於2012-02-05）（英語）.

[5] Have there been accidents involving uranium hexafluoride?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. [2008-02-27]. （原始內容存檔於2008-03-06）.

[6] Uranium Hexafluoride (UF₆) Tailings: Characteristics, Transport and Storage at the Siberian Chemical Combine (Sibkhimkombinat) Tomsk (PDF). Large and Associates. 5 November 2005 [2007-09-24]. （原始內容 (briefing note)存檔於2007-09-27）.

[7] What is going to happen to the uranium hexafluoride stored in the United States?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. ^{[永久失效連結]}

[8] Are there any currently-operating disposal facilities that can accept all of the depleted uranium oxide that would be generated from conversion of DOE's depleted UF6 inventory?. Depleted UF₆ FAQs. Argonne National Laboratory. ^{[永久失效連結]}

[9] J.H. Levy, J.C Taylor and A.B Waugh. Neutron powder structural studies of UF₆, MoF₆ and WF₆ at 77 K. Journal of Fluorine Chemistry. 1983, 23: 29–36. doi:10.1016/S0022-1139(00)81276-2.

[10] Berry JA, Poole RT, Prescott A, Sharp DWA, Winfield JM. The oxidising and fluoride ion acceptor properties of uranium hexafluoride in acetonitrile. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1976: 272. doi:10.1039/DT9760000272. x

[11] Walker SM, Halasyamani PS, Allen S, O'Hare D. From Molecules to Frameworks: Variable Dimensionality in the UO₂(CH₃COO)₂·2H₂O/HF(aq)/Piperazine System. Syntheses, Structures, and Characterization of Zero-Dimensional (C₄N₂H₁₂)UO₂F₄·3H₂O, One-Dimensional (C₄N₂H₁₂)₂U₂F₁₂·H2O, Two-Dimensional (C₄N₂H₁₂)₂(U₂O₄F₅)₄·11H₂O, and Three-Dimensional (C₄N₂H₁₂)U₂O₄F₆. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121: 10513. doi:10.1021/ja992145f. x

[12] Howard CJ, Taylor JC, Waugh AB. Crystallographic parameters in α-UF₅ and U₂F₉ by multiphase refinement of high-resolution neutron powder data. Journal of Solid State Chemistry. 1982, 45: 396–398. doi:10.1016/0022-4596(82)90185-2. x

[13] Laveissiere J. Bulletin de la Societe Francaise de Mineralogie et de Cristallographie. 1967, 90: 304–307. 缺少或|title=為空 (幫助)

[14] Levy JH, Taylor JC, Wilson PW. Structure of fluorides .17. NEUTRON-DIFFRACTION STUDY OF ALPHA-URANIUM OXIDE TETRAFLUORIDE. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1977, 39: 1989–1991.

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