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| 名前 | |||
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| IUPAC名
フッ化プルトニウム(VI)
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| 識別子 | |||
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3Dモデル（JSmol）
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| ケムスパイダー |
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パブケム CID
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |||
| プフ 6 | |||
| 外観 | 暗赤色の不透明な結晶 | ||
| 密度 | 5.08 g·cm −3 | ||
| 融点 | 52 °C (126 °F; 325 K) | ||
| 沸点 | 62 °C (144 °F; 335 K) | ||
| 構造 | |||
| 斜方晶系、oP28 | |||
| Pnma、第62号 | |||
| 八面体 ( O h ) | |||
| 0 日 | |||
| 関連化合物 | |||
関連するフッ化プルトニウム
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三フッ化プルトニウム | ||
| 危険 | |||
| GHSラベル: | |||
   
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| 危険 | |||
| NFPA 704 (ファイアダイヤモンド) | |||
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
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-fluoride-3D-balls.png/500px-Neptunium(VI)-fluoride-3D-balls.png)
六フッ化プルトニウムはプルトニウムの中で最もフッ素含有量が高く、プルトニウムのレーザー濃縮、特に照射ウランから純粋なプルトニウム 239を生成するために注目されています。プルトニウムのこの同位体は、プルトニウム 240の自発核分裂によって生成される中性子によって低質量核兵器設計が早期に点火するのを防ぐために必要です。
準備
六フッ化プルトニウムは、四フッ化プルトニウム（PuF 4）を元素フッ素などの強力なフッ素化剤でフッ素化することによって製造されます。[2] [3] [4] [5]
- プフ
4+ F
2→プフ
6
この反応は吸熱反応である。生成物は750℃の温度で比較的速く生成し、生成物を急速に凝縮させて平衡から外すことで高い収率が得られる可能性がある。[5]
また、約700℃でフッ化プルトニウム(III)、酸化プルトニウム(IV) 、またはシュウ酸プルトニウム(IV)をフッ素化することによっても得られる： [4] [6]
- 2PuF ...
3 + 3F
2 → 2PuF
6 - プオ
2 + 3F
2 →プフ
6 + O プラス
2 - Pu(C 2 O 4 ) 2 + 3 F
2 →プフ
6 + 4 二酸化炭素
2
あるいは、フッ化プルトニウム(IV)は800℃の酸素雰囲気中で六フッ化プルトニウムと酸化プルトニウム(IV)に酸化される: [7]
- 3PuF
4 + O プラス
2 → 2PuF
6 +プオ
2
1984年、二フッ化酸素を用いることで室温付近での六フッ化プルトニウムの合成が達成された。[8] [9] フッ化水素は強力なフッ素化剤ではあるが十分ではない[10] : 42 。二フッ化クリプトン[11]や紫外線照射を用いることで室温での合成も可能である。 [12]
プロパティ
物理的特性
六フッ化プルトニウムは赤褐色の揮発性固体で、[1] [4]空間群Pnmaの斜方晶系で結晶化し、格子定数はa = 995 pm 、b = 902 pm、c = 526 pmである。[13]約 60 °C で 12.1 kcal/mol の熱で 昇華し、プルトニウム-フッ素結合長が 197.1 pm の八面体分子のガスになる[2] 。 [14] 高圧下ではガスは凝縮し、 51.58 °C および 710 hPa (530 Torr) に三重点があり、気化熱は 7.4 kcal/mol である。[13] -180 °C 未満の温度では、六フッ化プルトニウムは無色である。[4]
六フッ化プルトニウムは常磁性であり、モル磁化率は0.173 mm 3 /molである。[15]
分光学的特性
六フッ化プルトニウムは、伸縮振動モード v 1、v 2、v 3と回転振動モード v 4、v 5、v 6 の6つの異なる振動モードを持つ。[16] [17] PuF
6 564.1 nmの照射は光化学分解を引き起こすため、ラマンスペクトルは観察できません。[18] 532 nmの照射は1900 nmと4800 nmで蛍光を誘発し、1064 nmの照射は2300 nm付近で蛍光を誘発します。[19] [20]
化学的性質
六フッ化プルトニウムは、腐食性、毒性が強く、自己放射線分解を起こしやすいため、取り扱いが比較的難しい。[22] [23] [24]
他の化合物との反応
PuF 6は乾燥空気中では安定しているが、大気中の水分を含む水と激しく反応して、フッ化プルトニウム(VI)とフッ化水素酸を形成する。[3] [25]
- プフ
6+ 2時間
2O → PuO
2ふ
2+ 4 HF
水分の痕跡がなく、ガラスが完全にガス抜きされ、化合物からフッ化水素の痕跡が除去されている限り、石英またはパイレックスの アンプルで長期間保存することができます。 [26]
PuF 6が関与する重要な反応は二酸化プルトニウムへの還元である。酸素-メタンの炎から生成される一酸化炭素がこの還元を行うことができる。 [27]
分解反応
六フッ化プルトニウムは典型的には四フッ化プルトニウムとフッ素ガスに分解する。熱分解は室温では起こらないが[28] [29]、280℃では非常に速く進行する。[5] [26] 分解の外部要因がない場合、プルトニウムの崩壊によるアルファ粒子電流は、固体相で1.5％/日（半減期1.5ヶ月）の速度で自己放射線分解を生成する。 [5] [23] [30] 50〜100トル（70〜130ミリバール）の圧力で気相で貯蔵すると、自己放射線分解が最小限に抑えられ、遊離フッ素との長期再結合が起こる。[31] [信頼できない情報源？ ]
同様に、この化合物は光感受性があり、 520nm未満の波長のレーザー照射下では（おそらく五フッ化プルトニウムとフッ素に）分解する。 [32]
564.1nmのレーザー放射線やガンマ線にさらされても、急速な溶解が引き起こされる。[18] [24]
用途
六フッ化プルトニウムはプルトニウムの濃縮、特に照射ウランから核分裂性同位体239 Pu を分離する役割を果たします。核兵器に使用するには、次の 2 つの理由から、存在する241 Pu を除去する必要があります。
プルトニウムとそれに含まれるアメリシウムの分離は、二フッ化二酸素との反応によって進行する。古くなったPuF 4は室温でフッ素化されて気体のPuF 6となり、分離されてPuF 4に還元されるが、存在するAmF 4は同じ変換を受けない。したがって、生成物にはごく少量のアメリシウムしか含まれず、未反応の固体に濃縮される。[33]
ウランとプルトニウムの六フッ化物の分離も、核廃棄物の再処理において重要である。[34] [35] [36]両元素を含む溶融塩混合物から、ウランはフッ素化によってUF6に大部分除去することができ、UF6は高温でも安定しており、少量のプルトニウムがPuF6として逃げるだけである。 [ 10]
歴史
1940年にプルトニウムが発見され、単離されてから間もなく、化学者たちは六フッ化プルトニウムの存在を仮定し始めた。六フッ化ウランの製造方法を模倣しようとした初期の実験では矛盾した結果が出た。決定的な証拠が現れたのは1942年になってからだった。 [37]その後、 第二次世界大戦によりさらなる研究の発表は中断された。[22]
極微量のプルトニウムを用いて行われた初期の実験では、揮発性のプルトニウム化合物は、700 °Cを超える温度でのみフッ素ガス流中で生成することが示された。その後の実験では、銅板上のプルトニウムは500 °Cのフッ素流中で揮発し、反応速度はウラン＞ネプツニウム＞プルトニウムの順に原子番号が高くなるにつれて低下することが示された。 [38] ブラウンとヒルは、ミリグラム規模のプルトニウムサンプルを使用して、1942年に六フッ化ウランの蒸留実験を完了し、プルトニウムの高フッ化物は不安定で、室温で四フッ化プルトニウムに分解するはずであると示唆した。それでも、化合物の蒸気圧は六フッ化ウランの蒸気圧に対応しているように見えた。[39] デイビッドソン、カッツ、オルマンは1943年にニッケル容器内のプルトニウムがフッ素雰囲気下で揮発し、反応生成物が白金表面に沈殿することを示した。[40]
フィッシャー、ヴァスロウ、テベバウは、高フッ化物は正の生成エンタルピーを示し、その生成は吸熱的であり、結果として高温でのみ安定すると推測した。[41]
1944年、アラン・E・フローリンはプルトニウムの揮発性化合物を調製しました。これは、捕らえにくい六フッ化プルトニウムであると考えられていましたが、その生成物は特定される前に分解しました。液体物質は冷却されたガラスに集まり、液化しますが、その後、フッ化物原子がガラスと反応します。 [42]
ブリューワー、ブロムリー、ジル、ロフグレンはウランとプルトニウムの化合物を比較して、六フッ化プルトニウムの熱力学的特性を計算した。 [43]
1950年、フロリンの努力によりついに合成に成功し[3] [44]、熱力学データが改善され、すぐに新しい製造装置も開発されました。[2]同じ頃、イギリスの研究者もPuF6 の製造方法を開発しました。[4] [7]
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