Фторид плутония(VI)

Фторид плутония​(VI)​
Общие
Систематическое наименование	Фторид плутония​(VI)​
Традиционные названия	гексафторид плутония
Хим. формула	PuF6
Физические свойства
Состояние	красно-коричневые кристаллы
Молярная масса	356,06 (^239Pu) г/моль
Термические свойства
Температура
• плавления	52 °C
• кипения	62,3 °C
Энтальпия
• образования	-1861 кДж/моль
Структура
Кристаллическая структура	Pnma (№ 62)
Классификация
Рег. номер CAS	13693-06-6
PubChem	51880988
SMILES	F[Pu](F)(F)(F)(F)F
InChI	InChI=1S/6FH.Pu/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6 OJSBUHMRXCPOJV-UHFFFAOYSA-H
ChemSpider	452599 и 21259382
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
Медиафайлы на Викискладе

Фтори́д плуто́ния(VI) — неорганическое соединение, соль металла плутония и плавиковой кислоты с формулой PuF₆, легкоплавкие красно-коричневые кристаллы, реагирует с водой. Очень сильный окислитель.

Применяется в ядерной промышленности.

Получение

Обычный способ получения гексафторида плутония — эндотермическая реакция окисления тетрафторида плутония (${\displaystyle {\ce {PuF4}}}$) элементарным фтором[1] [2]:

${\displaystyle {\ce {PuF4 + F2 -> PuF6;\ }}}$ ${\displaystyle \Delta H=25{,}48}$ кДж/моль[3][4].

Реакция происходит достаточно быстро при температуре 750 °C, для достижения высокого выхода продукта необходимо быстро сконденсировать гексафторид плутония для снижения скорости обратной реакции распада на реагенты[5].

Физические свойства

Фазовая диаграмма состояния гексафторида плутония

При температуре −180 °C в вакууме, гексафторид плутония — бесцветное кристаллическое вещество, похожее на гексафторид урана, при комнатной температуре вещество представляет собой легкоплавкие красно-коричневые кристаллы, цветом напоминающие по цвету диоксид азота. В жидком виде — прозрачная тёмно-коричневая жидкость[1]. Как и гексафторид урана, гексафторид плутония весьма летуч.

При нормальном давлении (101,325 кПа) плавится при 52 °C и кипит при 62 °C. Тройная точка, при которой три фазы твердой, жидкая и газообразная находятся в равновесии 51,58 °C (324,74 К) при давлении 71 кПа (533 мм рт.ст.), ниже этого давления испаряется не переходя в жидкое состояние (сублимация)[2].

Гексафторид плутония является ковалентным соединением, а не солью с ионными связями в молекуле. Кристаллизуется в орторомбической кристаллической сингонии в пространственной группе Pnma (№ 62) с параметрами решетки a = 995 пм, b = 902 пм и c = 526 пм[1].

В газообразном состоянии состоит из правильных октаэдрических молекул с равными длинами связей Pu-F 197,1 пм[6].

Химические свойства

Реагирует с водой с образованием фторида плутонила и фтороводорода[2][7]:

${\displaystyle {\ce {PuF6 + 2 H2O -> PuO2F2 + 4 HF}}}$.

Эта реакция медленно протекает при нахождении гексафторида плутония во влажном воздухе, поэтому его хранят в запаянных кварцевых ампулах.

Растворим в серной кислоте.

Вследствие радиоактивности и α-излучения плутония его гексафторид постоянно подвергается радиолизу с образованием нелетучих фторидов плутония в низких степенях окисления и выделением элементного фтора, благодаря чему используется для фторирования различных веществ:

${\displaystyle {\ce {PuF6 -> PuF4 + F2}}}$.

Применение

В ядерной промышленности, для разделения изотопов плутония на газовых центрифугах.

Примечания

1. C. J. Mandleberg, H. K. Rae, R. Hurst, G. Long, D. Davies, K. E. Francis: Plutonium Hexafluoride, in: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1956, 2 (5-6), S. 358—367 (doi:10.1016/0022-1902(56)80090-0).
2. Alan E. Florin, Irving R. Tannenbaum, Joe F. Lemons: Preparation and Properties of Plutonium Hexafluoride and Identification of Plutonium(VI) Oxyfluoride, in: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1956, 2 (5-6), S. 368—379 (doi:10.1016/0022-1902(56)80091-2).
3. M. J. Steindler, D. V. Steidl, R. K. Steunenberg: The Fluorination of Plutonium Tetrafluoride (Argonne National Laboratory Report ANL-5875); 1. Juni 1958 (Abstract Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine).
4. M. J. Steindler, D. V. Steidl, R. K. Steunenberg: The Fluorination of Plutonium Tetrafluoride and Plutonium Dioxide by Fluorine, in: Nucl. Sci. and Eng., 1959, 6 (4), S. 333—340 (Abstract Архивная копия от 5 марта 2016 на Wayback Machine).
5. Bernard Weinstock, John G. Malm: The Properties of Plutonium Hexafluoride, in: Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1956, 2 (5-6), S. 380—394 (doi:10.1016/0022-1902(56)80092-4).
6. Masao Kimura, Werner Schomaker, Darwin W. Smith, Bernard Weinstock: Electron-Diffraction Investigation of the Hexafluorides of Tungsten, Osmium, Iridium, Uranium, Neptunium, and Plutonium, in: J. Chem. Phys., 1968, 48 (8), S. 4001–4012 (doi:10.1063/1.1669727).
7. R. W. Kessie: Plutonium and Uranium Hexafluoride Hydrolysis Kinetics, in: Ind. Eng. Chem. Proc. Des. Dev., 1967, 6 (1), S. 105–111 (doi:10.1021/i260021a018).

Литература

• Некрасов Б. В. Основы общей химии — Т. 2. — М.: Химия, 1973
• Успехи химии. — 1966. — Т. 35, № 12.
• Успехи химии. — 1971. — Т. 40, № 2.