Pentafluoruro di uranio

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Pentafluoruro di uranio
forma α
Monomero
Nome IUPAC
Fluoruro di uranio(V)
Nomi alternativi
Pentafluoruro di uranio
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare UF5
Massa molecolare (u) 333,02
Aspetto • solido azzurro pallido o grigio chiaro (forma α)

• solido giallo pallido (forma β)

Numero CAS [13775-07-0]
PubChem 83723
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) • 5,81 g·cm−3 (α)[1]

• 6,45 g·cm−3 (β)[2]

Solubilità in acqua insolubile
Temperatura di fusione 348 °C (621 K)
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
tossicità acuta tossico a lungo termine pericoloso per l'ambiente
Frasi H 330‐300‐373‐411
Frasi S (1/2)‐20/21‐45‐61

Il pentafluoruro di uranio o fluoruro di uranio(V) è il composto binario tra fluoro e uranio con formula UF5. È un solido cristallino di colore azzurro pallido o grigio chiaro.[1]

Struttura e proprietà[modifica | modifica sorgente]

Il pentafluoruro di uranio esiste in varie forme. Il monomero UF5 può essere prodotto partendo da UF6 per fotolisi UV in matrice di argon. La molecola UF5 ha la struttura di piramide quadrata (vedi figura), con simmetria molecolare C4v, e distanze di legame U–Fassiale e U–Fequatoriale rispettivamente di 200 e 202 pm.[3]

Allo stato solido esistono due forme, la forma α stabile a temperatura più elevata e la forma β stabile a temperatura più bassa. La temperatura di transizione è 125 °C. La forma α possiede una struttura cristallina tetragonale con gruppo spaziale I4/m (a = 651,2 pm e c = 446,3 pm). Nel cristallo sono presenti catene lineari di unità UF5 dove un atomo di fluoro è collegato a ponte all'atomo di uranio della successiva unità UF5 (vedi figura).[4] La forma α può essere sublimata sotto vuoto sopra i 500 °C, ma da 150 °C inizia a disproporzionare.[2]

La forma β è di colore giallo pallido, ha una struttura cristallina ad antiprisma quadrato, e si converte gradualmente nella forma α a 180 °C.[5]

Sintesi[modifica | modifica sorgente]

Il pentafluoruro di uranio si prepara trattando UCl6 o UCl5 con HF anidro:[2]

2UCl6 + 10HF → 2UF5 + 10HCl + Cl2
2UCl5 + 10HF → 2UF5 + 10HCl

Si può anche sfruttare la reazione di comproporzione tra UF6 e UF4:[2]

UF6 + UF4 → 2UF5

o la fluorurazione di UF4:[2]

2UF4 + F2 → 2UF5

Un'altra possibilità è la riduzione di UF6 con HBr:[2]

2UF6 + 2HBr → 2UF5 + 2HF + Br2

Utilizzo[modifica | modifica sorgente]

UF5 era implicato nel processo di arricchimento dell'uranio con il metodo MLIS (Molecular Laser Isotope Separation). Questo metodo, ideato da scienziati del Los Alamos National Laboratory nel 1971, è stato in seguito abbandonato per difficoltà tecniche. Il metodo MLIS prevedeva l'utilizzo di due laser. Un primo laser infrarosso eccitava selettivamente 235UF6, mentre 238UF6 rimaneva sostanzialmente non eccitato. Un secondo laser era quindi usato per dissociare il 235UF6 eccitato formando 235UF5 e atomi di fluoro. Le molecole di 235UF5 formate precipitavano dalla fase gassosa formando una polvere che poteva essere separata.[6]

Tossicità / Indicazioni di sicurezza[modifica | modifica sorgente]

Come tutti i sali di uranio, UF5 è tossico ed è dannoso per inalazione, ingestione e contatto cutaneo.

Note[modifica | modifica sorgente]

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • Autore1, Laser Isotope Separation Uranium Enrichment, GlobalSecurity.org. URL consultato il 12 ottobre 2013.
  • (DE) G. Brauer (a cura di), Handbuch der präparativen anorganischen Chemie, vol. 2, 3ª ed., Stoccarda, Enke, 1978, ISBN 3432878133.
  • C. J. Howard, J. C. Taylor, e A. B. Waugh, Crystallographic parameters in α-UF5 and U2F9 by multiphase refinement of high-resolution neutron powder data in J. Solid State Chem., vol. 45, nº 3, 1982, pp. 396–398, DOI:10.1016/0022-4596(82)90185-2.
  • J. Onoe, H. Nakamatsu, T. Mukoyama, R. Sekine, H. Adachi, e K. Takeuchi, Structure and Bond Nature of the UF5 Monomer in Inorg. Chem., vol. 36, nº 9, 1997, pp. 1934–1938, DOI:10.1021/ic961237s.
  • J. C. Taylor e A. B. Waugh, Neutron diffraction study of β-uranium pentafluoride between 77 and 403 K in J. Solid State Chem., vol. 35, nº 2, 1980, pp. 137–147, DOI:10.1016/0022-4596(80)90485-5.
  • M. Winter, Uranium pentafluoride, WebElements. URL consultato il 12 ottobre 2013.
chimica Portale Chimica: il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia