Plutonium(III)-fluorid

Kristallstruktur
	_ Pu3+ 0 _ F−
Kristallsystem	trigonal
Raumgruppe	P3c1 (Nr. 165)
Gitterparameter	a = 709,3 pm; c = 725,4 pm[1]
Koordinationszahlen	Pu[9], F[3]
Allgemeines
Name	Plutonium(III)-fluorid
Andere Namen	Plutoniumtrifluorid
Verhältnisformel	PuF3
Kurzbeschreibung	violette Kristalle[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
PubChem	139624
Wikidata	Q408403
Eigenschaften
Molare Masse	301,06 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	9,33 g·cm−3[2]
Schmelzpunkt	1396 °C[1]
Siedepunkt	1957 °C[1]
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser[3]
Gefahren- und Sicherheitshinweise
	; Radioaktiv
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung ; keine Einstufung verfügbar[4]
	GHS-Gefahrstoffkennzeichnung ; keine Einstufung verfügbar[4]
Thermodynamische Eigenschaften
ΔHf0	−371 ± 3 kcal·mol−1[1]
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Plutonium(III)-fluorid ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Plutonium und Fluor. Es besitzt die Formel PuF₃ und gehört zur Stoffklasse der Fluoride.

Darstellung

Plutonium(III)-fluorid ist schwerlöslich und entsteht durch die Umsetzung einer wässrigen Plutonium(III)-nitratlösung mit Fluoridsalzen im Sauren.[5]

{\ce {Pu^3+ (aq) + 3 F^- (aq) -> PuF3 (s) v}}

Plutonium(III)-fluorid kann auch durch Reaktion von Plutonium(IV)-oxalat und Wasserstoff, Plutonium(III)-oxalat oder Plutonium(IV)-oxid mit Fluorwasserstoff gewonnen werden.[3]

{\ce {2 Pu(C2O4)2 + H2 + 6 HF -> 2 PuF3 + 2 CO + 2 CO2 + 4 H2O}}

{\ce {Pu2(C2O4)3 + 6 HF -> 2 PuF3 + 3 CO + 3 CO2}}

{\ce {2 PuO2 + H2 + 6 HF -> 2 PuF3 + 4 H2O}}

Eigenschaften

Plutonium(III)-fluorid bildet violette Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 1396 °C.[1] Es kristallisiert in der Lanthanfluoridstruktur mit den Gitterparametern a = 709,3 pm und c = 725,4 pm.[1] Hierbei ist jeder Plutoniumkern von neun Fluorkernen in einer verzerrten dreifach-überkappten trigonal-prismatischen Struktur umgeben. Es ist sublimierbar und hat eine größere Flüchtigkeit als Americium(III)-fluorid.[6][7]

Verwendung

Um Plutonium zur Wiederaufbereitung durch Ausfällung aus Lösungen abtrennen zu können, wurde eine Methode zur Ausfällung als Plutonium(III)-fluorid entwickelt, um eine Alternative zur bisherigen Plutoniumperoxidmethode zu haben.[8] Eine Studie des Los Alamos National Laboratory aus dem Jahr 1957 berichtet, dass diese Methode gegenüber dem bisherigen Verfahren weniger effektiv sei,[9] während eine neuere Studie, die vom US-Office of Scientific and Technical Information in Auftrag gegeben wurde, diese als eine eher effektivere Methode darstellt.[10][11]

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, obwohl die chemische Giftigkeit bekannt ist. Wichtig sind die auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren, sofern es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Einzelnachweise

Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, System Nr. 71, Transurane, Teil C, S. 101–104.
David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-81.
Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band II. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1299.
Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
G. A. Burney, F. W. Tober: Precipitation of Plutonium Trifluoride, in: Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1965, 4 (1), S. 28–32 (doi:10.1021/i260013a009).
Stephen C. Carniglia, B. B. Cunningham: Vapor Pressures of Americium Trifluoride and Plutonium Trifluoride, Heats and Free Energies of Sublimation, in: J. Am. Chem. Soc., 1955, 77 (6), S. 1451–1453 (doi:10.1021/ja01611a015).
P. D. Kleinschmidt: Sublimation Studies of Plutonium Trifluoride, in: Journal of Nuclear Materials, 1989, 167, S. 131–134 (doi:10.1016/0022-3115(89)90434-0).
C. K. Gupta: Hydrometallurgy in Extraction Processes. CRC Press, 1990, ISBN 978-0-8493-6805-9, S. 206–208 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
R. S. Winchester: Aqueous Decontamination of Plutonium from Fission Product Elements. Los Alamos Scientific Laboratory of the University of California, 1957, S. 9–10 (Abgerufen am 20. Juni 2008).
L. L. Martella, M. T. Saba, G. K. Campbell: Laboratory-scale evaluations of alternative plutonium precipitation methods. United States Office of Scientific and Technical Information, 1984 (Abgerufen am 20. Juni 2008).
K. F. Grebenkin, Yu. N. Zuev, L. N. Lokhtin, N. A. Novoselov, A. V. Panov, V. A. Simonenko, V. G. Subbotin, V. M. Berezkin, E. N. Zvonarev, O. I. Kozlov, V. I. Lobanov, V. P. Mashirev, V. V. Shatalov, A. D. Maksimov, D. Yu. Chuvilin: Synthesis of Plutonium Trifluoride from Weapons – Plutonium as a Potential Fuel for Power Reactors, in: Atomic Energy, 1997, 83 (2), S. 614–621 (doi:10.1007/BF02413891).

Literatur

David L. Clark, Siegfried S. Hecker, Gordon D. Jarvinen, Mary P. Neu: Plutonium, in: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements, Springer, Dordrecht 2006; ISBN 1-4020-3555-1, S. 813–1264 (doi:10.1007/1-4020-3598-5_7).

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[Gmelin-1] Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie, System Nr. 71, Transurane, Teil C, S. 101–104.

[CRC-2] David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL, Properties of the Elements and Inorganic Compounds, S. 4-81.

[brauer-3] Georg Brauer (Hrsg.): Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearb. Auflage. Band II. Enke, Stuttgart 1978, ISBN 3-432-87813-3, S. 1299.

[NV-4] Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.

[5] G. A. Burney, F. W. Tober: Precipitation of Plutonium Trifluoride, in: Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev., 1965, 4 (1), S. 28–32 (doi:10.1021/i260013a009).

[6] Stephen C. Carniglia, B. B. Cunningham: Vapor Pressures of Americium Trifluoride and Plutonium Trifluoride, Heats and Free Energies of Sublimation, in: J. Am. Chem. Soc., 1955, 77 (6), S. 1451–1453 (doi:10.1021/ja01611a015).

[7] P. D. Kleinschmidt: Sublimation Studies of Plutonium Trifluoride, in: Journal of Nuclear Materials, 1989, 167, S. 131–134 (doi:10.1016/0022-3115(89)90434-0).

[hydro-8] C. K. Gupta: Hydrometallurgy in Extraction Processes. CRC Press, 1990, ISBN 978-0-8493-6805-9, S. 206–208 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).

[losala-9] R. S. Winchester: Aqueous Decontamination of Plutonium from Fission Product Elements. Los Alamos Scientific Laboratory of the University of California, 1957, S. 9–10 (Abgerufen am 20. Juni 2008).

[anal-10] L. L. Martella, M. T. Saba, G. K. Campbell: Laboratory-scale evaluations of alternative plutonium precipitation methods. United States Office of Scientific and Technical Information, 1984 (Abgerufen am 20. Juni 2008).

[11] K. F. Grebenkin, Yu. N. Zuev, L. N. Lokhtin, N. A. Novoselov, A. V. Panov, V. A. Simonenko, V. G. Subbotin, V. M. Berezkin, E. N. Zvonarev, O. I. Kozlov, V. I. Lobanov, V. P. Mashirev, V. V. Shatalov, A. D. Maksimov, D. Yu. Chuvilin: Synthesis of Plutonium Trifluoride from Weapons – Plutonium as a Potential Fuel for Power Reactors, in: Atomic Energy, 1997, 83 (2), S. 614–621 (doi:10.1007/BF02413891).