넵투늄(VI) 플루오르화

Neptunium(VI) fluoride
넵투늄(VI) 플루오르화[1]
Stereo structural formula of Neptunium hexafluoride
Neptunium(VI)-fluoride-3D-vdW.png
이름
IUPAC 이름
넵투늄(VI) 플루오르화
식별자
3D 모델(JSmol)
펍켐 CID
  • InChi=1S/6FH.Np/h6*1H;/q;;;;+6/p-6 ☒N
  • F[Np](F)(F)(F)(F)(F))f
특성.
F6Np
어금질량 351 g·190−1
외관 주황색 결정체
녹는점 54.4°C(129.9°F, 327.5K)
비등점 55.18°C(131.32°F, 328.33K)
구조
정형외과, oP28
팽마로62번길
팔면체(Oh)
0D
열화학[2]: 736
229.1 ± 0.5 J·K−1·몰−1
관련 화합물
관련 플루오로넵투늄
 삼불화 넵투늄

넵투늄 테트라플루오리드

달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

넵투늄(VI) 불소화합물(NpF6)은 넵투늄의 가장 높은 불소로 알려진 17개의 이항 육불화합물 중 하나이다. 그것은 주황색의 휘발성 결정체 고체다.[1] 그것은 매우 부식되고 휘발성이 있으며 방사능이 있어 상대적으로 다루기 어렵다. 넵투늄 헥사플루오라이드는 건조한 공기에서는 안정적이지만 물과 격렬하게 반응한다.

정상압력에서는 54.4℃에서 녹고 55.18℃에서 끓는다. 기체 위상으로 쉽게 전환되는 유일한 넵투늄 화합물이다. 이런 특성 때문에 사용후연료에서 넵투늄을 분리하는 것이 가능하다. 이것은 그의 발표와 그 속성에 대한 정확한 조사에 대한 관심을 빠르게 증가시켰다.

준비

넵투늄 헥사플루오라이드는 1943년 미국의 화학자 앨런 E에 의해 처음 준비되었다. 불소 줄기의 니켈 필라멘트에 넵투늄(III) 불소 샘플을 가열해 유리 모세관 안에 제품을 응축한 플로린.[3][4] 넵투늄(III) 불소와 넵투늄(Netupunium)에서 모두 조제하는 방법(IV) 플루오르화물은 나중에 글렌 T에 의해 특허를 받았다. 시보그와 해리슨 S. 브라운.[5]

표준법

통상적인 준비 방법은 넵투늄의 불소화()이다.IV) 500 °C에서 원소 불소(F2)에 의한 불소화(NpF4)[6]

NpF
4 + F
2 → NpF
6

이에 비해 우라늄 헥사플루오라이드(UF64)는 300℃에서 비교적 빠르게 우라늄 테트라플루오라이드(UF)와2 F에서 형성되고, 플루토늄 헥사플루오라이드(PuF6)는 750℃에서 플루토늄 테트라플루오라이드(PuF4)와 F에서2 형성되기 시작한다.[6] 이 차이는 우라늄, 넵투늄, 플루토늄을 효과적으로 분리할 수 있게 한다.

기타 방법

다른 시작 재료 사용

넵투늄 헥사플루오라이드는 넵투늄(III) 플루오르화 또는 넵투늄의 불소를 통해서도 얻을 수 있다.IV) 산화물.[7]

2 NpF
3 + 3 F
2 → 2 NpF
6
NpO
2 + 3F
2 → NpF
6
2 + O

다른 플루오린 소스 사용

또한 브로민 트리플루오라이드(BrF3)나 브롬 펜타플루오라이드(BrF5)와 같은 강력한 불소화 시약의 도움을 받아 조제할 수 있다. 이러한 반응은4 PuF가 유사한 반응을 겪지 않기 때문에 플루토늄을 분리하는 데 사용될 수 있다.[8][9]

이산화 넵투늄과 테트라플루오라이드 넵투늄은 사실상 다이옥시겐 디플루오라이드(OF22)에 의해 휘발성 넵투늄 헥사플루오라이드로 완전히 전환된다. 이것은 -78 °C의 무수 액체 수소 불소뿐만 아니라 적당한 온도에서 기체 고체 반응으로 작용한다.[10]

NpO
2 + 3 O
2F
2 → NpF
6 + 4 O
2
NpF
4 + OF
2
2 → NpF
6 + OF
2

이러한 반응 온도는 넵투늄 헥사플루오라이드를 원소 플루오린 또는 할로겐 플루오르화물과 합성하는데 필요한 200 °C 이상의 고온과 현저하게 다르다.[10] Npupunyl fluoride(NpOF22)는 NpO와의2 반응에서 지배적인 중간 물질로 라만 분광법에 의해 검출되었다. NpF가4 액체 OF로22 직접 반응하여 NpF6 발생이 없는 OF를22 활발하게 분해한다.

특성.

물리적 성질

넵투늄 헥사플루오라이드는 54.4℃에서 녹고 55.18℃에서 표준압력으로 끓는 주황색 Orthorhombic 결정을 형성한다. 트리플 포인트는 55.10°C, 1010 hPa(758 Torr)이다.[11]

NpF의6 변동성은 UF6, PuF와6 유사하며, 세 가지 모두 액티나이드 육불화합물이다. 표준 어금니 엔트로피는 229.1 ± 0.5 J·K−1·몰이다−1. 솔리드 NpF는6 파라마그네틱으로 자기 감수성이 165·10−6 cm3·mol이다−1.[12][13]

화학적 특성

넵투늄 헥사플루오라이드는 건조한 공기에서 안정적이다. 그러나 대기 수분을 포함한 물과 격렬하게 반응하여 수용성 넵투닐 플루오르화(NPOF22)와 불산(HF)을 형성한다.

NpF
6 + 2 H
2O → NpO
2F
2 + 4 HF

유리에 수분이나 가스가 포함된 흔적이 없고, 나머지 HF가 제거된 경우라면 석영이나 피렉스 유리 앰플에 실온에서 보관할 수 있다.[6]

NpF와6 PuF는6 빛에 민감하여 해당 테트라플루오라이드와 플루오린으로 분해된다.[6]

NpF는6 알칼리 금속 플루오르화 복합체를 형성한다. CsF(CsF)는 25℃에서 CsNpF를6 형성하고,[14] 플루오르화 나트륨은 역반응을 일으켜 NaNpF를38 형성한다.[15] 어느 경우든 넵투늄은 Np(V)로 감소한다.

NpF
6 + CsF → CsNpF
6 + 1/2F
2
NpF
6 + 3 NaF → NaNpF
3
8 + 1/2F
2

용제로서 염소 3불화화합물(ClF3)이 있고 저온에서 불안정한 Np(IV) 복합체가 형성되었다는 증거가 있다.[14]

넵투늄 헥사플루오라이드는 일산화탄소(CO) 및 빛과 반응하여 흰 가루를 형성하는데, 아마도 넵투늄 펜타플루오라이드(NpF5)와 미확인 물질을 함유하고 있는 것으로 추정된다.[2]: 732

사용하다

원자로 내부의 핵연료에 대한 조사는 핵분열 생성물과 넵투늄과 플루토늄을 포함한 초우라늄 원소를 모두 생성한다. 이 세 원소의 분리는 핵 재처리의 필수적인 구성요소다. 넵투늄 헥사플루오라이드는 우라늄과 플루토늄으로부터 넵투늄을 분리하는 역할을 한다.

사용후핵연료에서 우라늄(질량의 95%)을 분리하기 위해 먼저 분말하여 원소불소("직접불소")로 반응한다. 결과 휘발성 플루오르화물(주로 UF6, 소량의 NpF6)은 플루토늄()과 같은 다른 액티니드의 비휘발성 플루오르화물에서 쉽게 추출된다.IV) 플루오르화(PuF4), 아메리슘()III) 플루오르화(AmF3) 및 큐륨()III) 불소화([16]CmF3)

그런 다음 Pelgent 코발트에 의해 UF와6 NpF의6 혼합물을 선택적으로 감소시킨다(II) 플루오르화, 넵투늄 헥사플루오라이드를 테트라플루오라이드로 변환하지만 우라늄 헥사플루오라이드와 반응하지 않는 플루오르화, 93~204°C의 온도를 사용한다.[17] 또 다른 방법은 플루오르화 마그네슘을 사용하는 것인데, 플루오르화 우라늄은 60-70%에서 소싱되지 않는다.[18]

참조

  1. ^ a b Gmelins Handbuch der anorgischen Chemie, System Nr.71, Transurane, Teil C, 페이지 108–114.
  2. ^ a b Yoshida, Zenko; Johnson, Stephen G.; Kimura, Takaumi; Krsul, John R. Neptunium.
  3. ^ 플로린, 앨런 E. (1943) 보고서 MUC-GTS-2165
  4. ^ Fried, Sherman; Davidson, Norman (1948). "The Preparation of Solid Neptunium Compounds". J. Am. Chem. Soc. 70 (11): 3539–3547. doi:10.1021/ja01191a003.
  5. ^ 미국 특허 2982604, 시보그, 글렌 T. & 브라운, 해리슨 S, 1961-05-02 출판, 1961-04-25 발행, "넵튠 헥사플루오라이드 준비"
  6. ^ a b c d Malm, John G.; Weinstock, Bernard; Weaver, E. Eugene (1958). "The Preparation and Properties of NpF6; a Comparison with PuF6". J. Phys. Chem. 62 (12): 1506–1508. doi:10.1021/j150570a009..
  7. ^ Fried, Sherman; Davidson, Norman (1948). "The Preparation of Solid Neptunium Compounds". J. Am. Chem. Soc. 70 (11): 3539–3547. doi:10.1021/ja01191a003.
  8. ^ Trevorrow, L. E.; Gerding, T. J.; Steindler, M. J. (1968) 플루오르 침상 불소화 공정 지원 실험실 조사, Part 16I, 넵투늄 불소화().IV) 플루오르화 및 넵투늄()IV) 산화물(Argonne National Laboratory Report ANL-7385) 1968년 1월 1일. doi:10.2172/4492135
  9. ^ Trevorrow, L. E.; Gerding, T. J.; Steindler, M. J. (1968). "The Fluorination of Neptunium(IV) Fluoride and Neptunium(IV) Oxide". J. Inorg. Nucl. Chem. 30 (10): 2671–2677. doi:10.1016/0022-1902(68)80394-X.
  10. ^ a b Eller, P. Gary; Asprey, Larned B.; Kinkead, Scott A.; Swanson, Basil I.; Kissane, Richard J. (1998). "Reactions of Dioxygen Difluoride with Neptunium Oxides and Fluorides". J. Alloys Compd. 269 (1–2): 63–66. doi:10.1016/S0925-8388(98)00005-X.
  11. ^ 켈러 C. (1969년) 다이 케미 데 넵투늄스. 인: 아노가니쉬 케미. Fortschritte der Chemischen Forschung, vol 13/1 스프링거, 베를린, 하이델베르크. 도이:10.1007/BFB0051170
  12. ^ Hutchison, Clyde A.; Weinstock, Bernard (1960). "Paramagnetic Resonance Absorption in Neptunium Hexafluoride". J. Chem. Phys. 32: 56. doi:10.1063/1.1700947.
  13. ^ Hutchison, Clyde A.; Tsang, Tung; Weinstock, Bernard (1962). "Magnetic Susceptibility of Neptunium Hexafluoride in Uranium Hexafluoride". J. Chem. Phys. 37: 555. doi:10.1063/1.170137.
  14. ^ a b Peacock, R. D. (1976). "Some Reactions of Neptunium Hexafluoride". J. Inorg. Nucl. Chem. 38 (4): 771–773. doi:10.1016/0022-1902(76)80353-3.
  15. ^ Trevorrow, LeVerne E.; T. J., Gerding; Steindler, Martin J. (1968). "Reaction of Neptunium Hexafluoride". Inorg. Chem. 7 (11): 2226–2229. doi:10.1021/ic50069a010.
  16. ^ Uhlíř, Jan; Mareček, Martin (2009). "Fluoride Volatility Method for Reprocessing of LWR and FR Fuels". Journal of Fluorine Chemistry. 130 (1): 89–93. doi:10.1016/j.jfluchem.2008.07.002.
  17. ^ 미국 특허 3615267, 골리어, 월도 R.; 해리스, 로버트 L. & 레두, 레이놀드 A, 1971-10-26, 발행 1971-10-26
  18. ^ Nakajima, Tsuyoshi; Groult, Henri, eds. (2005). Fluorinated Materials for Energy Conversion. Elsevier. p. 559. ISBN 9780080444727.