Фторид урана — бинарное соединение урана со фтором, прозрачные летучие светло-серые кристаллы. Связь уран-фтор в нём носит ковалентный характер. Обладает молекулярной кристаллической решеткой. Очень ядовит.
Фторид урана(VI) | |
---|---|
Общие | |
Систематическое наименование |
Фторид урана(VI) |
Хим. формула | UF6 |
Физические свойства | |
Молярная масса | 351,99 г/моль |
Плотность | 5,09 г/см3 (тв., 20 °C); 4,9 г/см3 (тв., 50 °C); 13,3 г/л (г., 60 °C) |
Термические свойства | Температура |
• плавления | 64,0 °C (1,44 МПа) |
• кипения | возгоняется при 56,4 °C |
Тройная точка | 64,052 °C при 151 кПа | Критическая точка |
• температура | 230,2 °C °C |
• давление | 4,61 МПа | Энтальпия |
• образования | −2317 кДж/моль |
Удельная теплота испарения | 83,333 Дж/кг (при 64 °C) |
Удельная теплота плавления | 54,167 Дж/кг (при 64 °C) |
Химические свойства | Растворимость |
• в воде | реагирует |
Классификация | |
Рег. номер CAS | [7783-81-5] |
PubChem | 24560 |
Рег. номер EINECS | 232-028-6 |
SMILES |
F[U](F)(F)(F)(F)F
|
InChI |
1S/6FH.U/h6*1H;/q;;;;;;+6/p-6
SANRKQGLYCLAFE-UHFFFAOYSA-H
|
RTECS | YR4720000 |
ChEBI | 30235 |
ChemSpider | 22966 и 23253295 |
Безопасность | |
Токсичность | радиоактивен |
Пиктограммы ECB | ![]() ![]() ![]() |
NFPA 704 |
|
Является единственным соединением урана, переходящим в газообразное состояние при относительно низкой температуре, в связи с этим широко используется в обогащении урана — разделении изотопов 235U и 238U, одном из основных этапов производства топлива для ядерных реакторов.
Физические свойства

Кристаллическая структура
При нормальных условиях гексафторид урана представляет собой светло-серые или прозрачные летучие кристаллы с плотностью 5,09 г/см3. При атмосферном давлении возгоняется при нагреве до 56,4 °C, однако при небольшом увеличении давления (например, при нагреве в запаянной ампуле) может быть переведён в жидкость. Критическая температура 230,2 °C, критическое давление 4,61 МПа.
Гексафторид урана радиоактивен, вклад в его радиоактивность вносят все три природных изотопа урана (234U, 235U и 238U). Удельная активность гексафторида урана с природным содержанием изотопов урана (не обеднённого и не обогащённого) составляет 1,7×104 Бк/г. Удельная активность обеднённого (то есть с уменьшенным содержанием 235U) гексафторида урана несколько ниже, высокообогащённого по изотопу уран-235 может быть даже на два порядка выше и зависит от степени обогащения ураном-235.
Величины радиоактивности относятся к свежеприготовленному веществу, в котором отсутствуют все дочерние нуклиды уранового ряда, кроме урана-234. С течением времени, через примерно 150 дней после получения соединения в гексафториде урана накапливаются дочерние изотопы и восстанавливается естественное радиоактивное равновесие по концентрации короткоживущих дочерних нуклидов 234Th и 231Th (продуктов альфа-распада 238U и 235U, соответственно); в результате удельная активность «старого» гексафторида урана с исходно природным содержанием изотопов увеличивается до 4,0×104 Бк/г.
Плотность паров гексафторида урана в большом диапазоне давлений и температур может быть выражена формулой:
- + 424,7 кДж/моль.
Из фтористого винилиденфторида образуется 1,1,1,2-тетрафторэтан:
- + 344,6 кДж/моль.
Фторирование трихлорэтилена сопровождается образованием 1,2-дифтор-1,1,2-трихлорэтана:
Фторирование предельных органических соединений фторидом урана(VI) сопровождается замещением одного или нескольких атомов водорода в исходном соединении на фтор:
-
- + 219,1 кДж/моль.
Получение
- В российском ядерном топливном цикле: Получается взаимодействием соединений урана (например тетрафторида UF4, оксидов) с F2 (в промышленности реакцию проводят в пламени смеси H2 и F2) или некоторыми другими фторирующими агентами, а затем очищают ректификацией или центрифугированием в газовой центрифуге.
- В американском ядерном топливном цикле: Переработанные в U3O8 («закись-окись урана» или «жёлтый кек») урансодержащие руды растворяют в азотной кислоте, получая раствор уранилнитрата UO2(NO3)2. Чистый нитрат уранила получается с помощью жидкостной экстракции (например ТБФ или Д2ЭГФК), а затем, подвергаясь воздействию аммиака, получается диуранат аммония. Восстановление водородом даёт диоксид урана UO2, который затем превращается с помощью плавиковой кислоты HF в тетрафторид урана UF4. Окисление фтором даёт UF6.
Применение
Применяется при разделении изотопов 235U и 238U методами газовой диффузии или центрифугирования для обеспечения делящимся веществом различных ядерных технологий. При этом образуется значительное количество неиспользуемых остатков (обеднённых по урану-235), обычно хранимых в виде гексафторида урана в контейнерах. Ныне на площадках при обогатительных заводах накоплены огромные количества гексафторида. Общее количество накопившегося гексафторида урана в мире на 2010 г. составляет около 2 млн тонн.
Обеднённый гексафторид урана используют для фторирования органических соединений. Получаемые с использованием гексафторида урана в качестве фторирующего агента октафторпропан (C3F8, хладон-218, R-218, FC-218) и 1,1,1,2-тетрафторэтан (CF3-CFH2, хладон-134a, R-134, HFC-134a) являются альтернативной заменой озоноразрушающим хладоагентам. Озоноразрушающий потенциал ODP равен нулю. 1,2-дифтортрихлорэтан (CFCl2CFClH, хладон-122а, R-122a, HCFC-122a) является альтернативной заменой озоноразрушающих фторхлоруглеродных растворителей. Его можно применить в качестве растворителя, экстрагента, вспенивающего агента при производстве полимерных изделий, анестетика для животных.
Запасы и утилизация
На конец 2010-х годов в результате изотопного обогащения урана в мире накоплено около 1,5-2 млн тонн обедненного урана, ежегодно добавляется ещё 40-60 тыс. тонн обедненного урана. Подавляющая часть этого объёма хранится в виде обедненного гексафторида урана (ОГФУ) в специальных стальных емкостях. По мере совершенствования технологий изотопного обогащения старые запасы ОГФУ иногда дообогащают. Однако длительное хранение столь большого количества химически опасных веществ нежелательно, поэтому существуют технологии конверсии гексафторида урана в менее опасные формы, например оксиды урана или тетрафторид урана UF4.
Известны проекты химической переработки гексафторида во Франции, США, России, Великобритании. Производительность действующих на 2018 год предприятий конверсии ОГФУ — свыше 60 тыс. тонн в год в пересчете на уран. Во Франции конверсия ведется с 1980-х годов, на 2018 год мощность — 20 тыс. тонн в год. В 2000-х годах две установки мощностью 18 тыс. и 13,5 тыс. тонн в год введены в строй в США. В Великобритании строят установку мощностью 7 тыс. тонн. В России первая промышленная установка по французской технологии введена в строй в 2009 году на электрохимическом заводе в Красноярском крае. В 2010 году там же введена в строй установка восстановления ОГФУ в низкотемпературной плазме по российской технологии. Мощность этих двух установок — около 10 тыс. тонн в год. Все эти установки получают закись-окись урана и фтороводород. Также на ангарском химкомбинате разрабатывают опытно-демонстрационную установку «Кедр» мощностью 2 тыс. тонн в год с получением тетрафторида урана по технологии восстановления ОГФУ в водородном пламени.
Опасность
Биологическая опасность


В России — класс опасности 1, максимальная разовая ПДК в воздухе рабочей зоны — 0,015 мг/м3 (1998 год). В США предельный пороговый уровень однократного воздействия согласно ACGIH — 0,6 мг/м3 (1995 год).
Чрезвычайно едкое вещество, разъедающее любую живую органику с образованием химических ожогов. При контакте рекомендуется промывка большим количеством воды. Воздействие паров и аэрозолей вызывает отёк лёгких. Всасывается в организм через лёгкие или желудочно-кишечный тракт. Очень токсичен, вызывает тяжёлые отравления. Обладает кумулятивным эффектом с поражением печени и почек.
Уран слаборадиоактивен. Загрязнение окружающей среды соединениями урана создаёт риск радиационных аварий.
В нормальных условиях представляет собой быстро испаряющееся твёрдое вещество. Парциальное давление паров — 14 кПа. Вокруг твёрдого вещества быстро образуется опасная концентрация паров.
Химическая опасность
Бурно реагирует с водой, в том числе с атмосферной влагой с образованием UO2F2 (фторид уранила) и фтороводорода HF.
Вещество является сильным окислителем. Хорошо реагирует с органическими веществами. Медленно реагирует со многими металлами, образуя фториды металлов. Агрессивен в отношении резины и многих пластиков. Реагирует с ароматическими соединениями типа бензола и толуола.
Пожарная опасность
Не горюч, но при нагреве (в том числе в огне) выделяет едкие токсичные пары. Запрещается применение воды при тушении пожара. Допустимо применение порошковых и углекислотных средств тушения.