Pentafluoruro di uranio

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.

Struttura e proprietà

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 C_4v, e distanze di legame U–F_assiale e U–F_equatoriale rispettivamente di 200 e 202 pm.

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). La forma α può essere sublimata sotto vuoto sopra i 500 °C, ma da 150 °C inizia a disproporzionare.

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.

Sintesi

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

2UCl₆ 10HF → 2UF₅ 10HCl Cl₂

2UCl₅ 10HF → 2UF₅ 10HCl

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

UF₆ UF₄ → 2UF₅

o la fluorurazione di UF₄:

2UF₄ F₂ → 2UF₅

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

2UF₆ 2HBr → 2UF₅ 2HF Br₂

Utilizzo

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.

Tossicità / Indicazioni di sicurezza

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

Note

Bibliografia

• Autore1, Laser Isotope Separation Uranium Enrichment, su globalsecurity.org. URL consultato il 12 ottobre 2013.
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• 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, n. 2, 1980, pp. 137–147, DOI:10.1016/0022-4596(80)90485-5. URL consultato il 12 ottobre 2013.
• M. Winter, Uranium pentafluoride, su webelements.com, WebElements. URL consultato il 12 ottobre 2013.

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