אורניום שש פלואורי

אורניום שש פלואורי (Uranium hexafluoride) הוא תרכובת כימית הבנויה מאטום אורניום ושישה אטומי פלואור ונוסחתה UF₆. החומר משמש בתהליך העשרת האורניום לייצור דלק גרעיני ונשק גרעיני. בתנאי חדר החומר הוא מוצק גבישי לבן, רעיל מאוד, מגיב בחוזקה עם מים ומשתך את רוב המתכות. אורניום הקסה פלואורי מגיב עם אלומיניום ויוצר שכבה דקה של AlF₃ המגינה על המתכת משיתוך נוסף.

אורניום הקסה פלואוריד

שם סיסטמטי	Uranium hexafluoride
מסה מולרית	352.02 גרם/מול
מראה	מוצק חסר צבע
מספר CAS	7783-81-5
צפיפות	5.09 גרם/סמ"ק
מצב צבירה	מוצק
מסיסות	מגיב בפראות עם מים
ממסים	כלורופורם, CCl4, כלור,ברום
טמפרטורת המראה	56.5 °C 329.65 K
אנתלפיית התהוות סטנדרטית	2197.7±1.8− (מוצק) קילוג'ול למול
אנטרופיה מולרית תקנית	227.8±1.3 (מוצק) ג'ול למול למעלה
NFPA 704	0 W OX 4 2

מבנה של אורניום שש-פלואורי (מוצק)

הכנה

אורניום שש פלואורי סונתז לראשונה בשנת 1909 על ידי הכימאי הגרמני אוטו רוף (Otto Ruff) מאורניום 5 כלורי בתגובה
$$\begin{gathered} \mathrm{2} \\ \mathrm{U}\mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{5}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{5} \\ {\mathrm{F}}_{\mathrm{2}} \\ \mathrm{⟶} \\ \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{5} \\ \mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}} \end{gathered}$$
כיום, דרך ההפקה המקובלת היא מעוגה צהובה - תחמוצת אורניום טחונה. חומר הגלם מטופל בחומצה חנקתית לקבלת תמיסה של אורניל ניטראט UO₂(NO₃)₂. אורניל ניטראט טהור מופק מהתמיסה באמצעות מיצוי ומטופל באמוניה לקבלת התרכובת אמוניום די-אורנאט NH₄)₂U₂O₇). חומר זה מחוזר באמצעות מימן לתת את התחמוצת UO₂. התחמוצת הופכת לאורניום 4 פלואורי UF₄ על ידי תגובה עם חומצה פלואורית HF וחמצון של האורניום הארבע פלואורי באמצעות גז פלואור F₂ נותן אורניום 6 פלואורי. דרך הפקה אחרת היא תגובה של אורניום מתכתי עם כלור שלוש פלואורי: $$\begin{gathered} \mathrm{U} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{2} \\ \mathrm{C}\mathrm{l}{\mathrm{F}}_{\mathrm{3}} \\ \mathrm{⟶} \\ \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{C}{\mathrm{l}}_{\mathrm{2}} \end{gathered}$$

ניתן לקבל UF₆ גם בתגובה של אורניום ארבע פלואורי עם חמצן $$\begin{gathered} \mathrm{2} \\ \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}} \\ \mathrm{+}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}} \\ \mathrm{⟶} \\ \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{U}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}} \end{gathered}$$

כימיה

אורניום 6 פלואורי מגיב עם מים בתגובה האקסותרמית: $$\begin{gathered} \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{2} \\ {\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O} \\ \mathrm{⟶} \\ \mathrm{U}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}}{\mathrm{F}}_{\mathrm{2}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{4} \\ \mathrm{H}\mathrm{F} \end{gathered}$$ וכן עם גז מימן בתגובה
$$\begin{gathered} \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}} \\ \mathrm{+} \\ {\mathrm{H}}_{\mathrm{2}} \\ \mathrm{⟶} \\ \mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{2} \\ \mathrm{H}\mathrm{F} \end{gathered}$$
אורניום שש פלואורי הוא חומר מחמצן וחומצת לואיס המסוגלת להיקשר לפלואוריד למשל בתגובה עם נחושת דו פלואורית בה מתקבל יון אורניום שבע פלואורי Cu(UF₇)₂ אורניום 6 פלואורי מגיב עם סיליקה בחומצה פלואורית נוזלית בתגובה:
$$\begin{gathered} \mathrm{2}\mathrm{U}{\mathrm{F}}_{\mathrm{6}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{O}}_{\mathrm{2}} \\ \mathrm{⟶} \\ \mathrm{2}\mathrm{U}\mathrm{O}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}} \\ \mathrm{+} \\ \mathrm{S}\mathrm{i}{\mathrm{F}}_{\mathrm{4}} \end{gathered}$$

שימוש להעשרת אורניום

משתמשים באורניום 6 פלואורי להעשרת אורנים הן באמצעות צנטריפוגות והן בשיטת הדיפוזיה הגזית. החומר מתאים ליישומים אלו משום שקל לנדף אותו ומשום שליסוד פלואור רק איזוטופ יציב אחד, כך שכל ההבדל במסות המולקולריות נובע מהמצאות איזוטופים שונים של אורניום.

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אורניום שש פלואורי בוויקישיתוף