L’esafluoruro di uranio è un composto inorganico con formula UF6, formato dal fluoro, che ha un solo isotopo stabile, e dall’uranio, che possiede due isotopi stabili. Si può considerare come una miscela binaria di 235UF6 e 238UF6.
Questo composto si presenta come una specie cristallina bianca con geometria molecolare ottaedrica, simile a una roccia di sale. È solubile in cloroformio, tetracloruro di carbonio, bromo e cloro liquido, ma si solubilizza anche in nitrobenzene.
Indice Articolo
A temperatura inferiore a 57°C e pressione atmosferica, l’esafluoruro di uranio si presenta allo stato solido e sublima a temperature più elevate. In condizioni di pressione superiore a 1.5 atm, diventa liquido a temperature superiori a 64°C.
Sintesi dell’esafluoruro di uranio
I chimici Ruff e Heinzelmann nel 1911 sintetizzarono per la prima volta l’esafluoruro di uranio utilizzando la fluorurazione dell’uranio e del carburo di uranio. Questo composto può essere ottenuto attraverso varie vie sintetiche, come ad esempio:– facendo reagire pellets di uranio con fluoro a 727 °C e 1 atm, secondo la reazione: U(s) + 3 F2(g) → UF6(g).
– in una reazione a due stadi, utilizzando biossido di uranio e fluoruro di idrogeno per formare UF4, che successivamente reagisce con fluoro per ottenere UF6.
– facendo reagire il tetrafluoruro di uranio con ossigeno o il carburo di uranio con fluoro per ottenere l’esafluoruro di uranio.
Reazioni
L’esafluoruro di uranio non reagisce con ossigeno, azoto, biossido di carbonio o aria secca, ma reagisce con l’acqua per dare acido fluoridrico e fluoruro di uranile. Inoltre, reagisce con l’ammoniaca a temperature comprese tra 200 e 300°C, producendo ammonio uranio pentafluoruro, fluoruro di ammonio e azoto. Utilizzo dell’Esfluoruro di Uranio nella Chimica
Processo di Riduzione
L’Esfluoruro di Uranio (UF6) viene ridotto con l’idrogeno a una temperatura compresa tra i 1200°C e i 1700°C per ottenere tetrafluoruro di uranio e fluoruro di idrogeno secondo la seguente reazione di riduzione: UF6 + H2 → UF4 + 2 HF.
Usi
L’Esfluoruro di Uranio è impiegato nei processi di arricchimento dell’uranio. Nelle centrali atomiche, viene utilizzato l’isotopo 235U, ma per concentrarlo non è possible agire chimicamente poiché è necessario separarlo dall’isotopo 238U.
Per fare ciò, si fa passare l’Esfluoruro di Uranio contenente entrambi gli isotopi attraverso setti porosi. Dal momento che 235UF6 ha una massa inferiore a 238UF6, la sua velocità di diffusione è maggiore. Con un elevato numero di setti porosi, si arricchisce il 235UF6.
Al termine del processo, l’Esfluoruro di Uranio viene decomposto a uranio secondo la reazione: UF6 → U + 3 F2. L’uranio ottenuto viene poi ossidato a biossido di uranio, utilizzato come combustibile fissile.
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