Гексафторид урана
Общие сведения
Гексафторид урана, или фторид урана(VI), представляет собой бинарное химическое соединение урана со фтором. В нормальных условиях вещество имеет вид светло-серых или желтоватых летучих кристаллов. Данное соединение обладает уникальной характеристикой среди прочих производных урана, так как способно переходить в газообразное состояние при сравнительно низких температурах. Гексафторид урана относится к классу радиоактивных и чрезвычайно токсичных веществ. В Российской Федерации веществу присвоен первый класс опасности с жестко установленной предельно допустимой концентрацией.
Свойства и характеристики
Физико-химические свойства гексафторида урана определяются его высокой летучестью и реакционной способностью. Кристаллы соединения способны быстро испаряться при контакте с воздухом, а критическая температура вещества составляет двести тридцать градусов по Цельсию. Как сильный окислитель, гексафторид урана бурно взаимодействует с водой, образуя газообразную плавиковую кислоту, что категорически исключает использование воды для тушения возгораний с участием этого вещества. При контакте с большинством органических соединений реакция протекает со взрывом и воспламенением, при этом атомы фтора внедряются в структуру органики. Исключением являются полностью фторированные материалы, такие как тефлон и фторкаучук, с которыми вещество не реагирует. Гексафторид урана не взаимодействует с сухим кислородом и азотом, а при отсутствии влаги не вызывает коррозии металлов, что позволяет хранить его в металлических емкостях. При нагревании вещество способно выделять едкие токсичные пары, а для ликвидации возгораний применяются специальные порошки или углекислота. Радиоактивность соединения со временем возрастает вследствие накопления дочерних изотопов. Воздействие на биологические объекты носит крайне разрушительный характер: попадание в организм вызывает глубокие химические ожоги, тяжелые поражения печени и почек, а вдыхание паров приводит к токсическому отеку легких.
Нахождение в природе
В естественной природной среде гексафторид урана не встречается. Это исключительно синтетическое вещество, которое образуется и используется в рамках ядерного топливного цикла. На сегодняшний день огромные объемы этого соединения искусственно сконцентрированы в специализированных хранилищах. В мире накоплено порядка двух миллионов тонн обедненного гексафторида урана, и этот показатель непрерывно увеличивается. Подобные запасы представляют собой серьезную экологическую и радиационную угрозу в случае повреждения резервуаров из-за коррозии и последующей утечки токсичных паров.
Получение
Процесс синтеза гексафторида урана в промышленности реализуется несколькими путями. В российской химической практике применяется технология прямого взаимодействия соединений урана, таких как оксиды или тетрафторид урана, с чистым газообразным фтором. Полученный таким образом гексафторид впоследствии проходит стадию очистки. В Соединенных Штатах Америки используется иная, более сложная технологическая схема, не предполагающая использования чистого фтора. Исходная закись урана растворяется в азотной кислоте, затем через ряд последовательных реакций преобразуется в диоксид урана. Диоксид обрабатывается плавиковой кислотой с образованием тетрафторида урана, который далее конвертируется в целевой продукт.
Применение
Главной областью применения гексафторида урана является ядерная энергетика, в частности, процесс обогащения урана. Благодаря летучести соединения, оно идеально подходит для газоцентрифужного разделения изотопов на обогащенную и обедненную фракции. Помимо ядерного цикла, обедненный гексафторид урана выступает важным реагентом в химической промышленности. Его используют как активный фторирующий агент для синтеза различных фторорганических соединений, включая октафторпропан и тетрафторэтан. Кроме того, гексафторид урана служит основной химической формой, в которой осуществляется складирование и длительное хранение мировых запасов обедненного урана.