Термическая устойчивость фторфосфатов уранила

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
93

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2011. Вып. 1

УДК: 546.791.4/ 6:542.91

В.Г. Петров

ТЕРМИЧЕСКАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ ФТОРФОСФАТОВ УРАНИЛА

Исследована термическая устойчивость фторфосфатов уранила, относящихся к производным гексафторфосфорной, дифторфосфорной и монофторфосфорной кислот. Установлен ряд стабильности таких соединений. 
Ниболее устойчивым является монофторфосфат уранила, разложение которого наступает при температурах 
выше 700 °С. Разложение дифторфосфата уранила происходит при темпераурах выше 150° С. Соединения уранила с гексафторфосфат-ионом при обычных условиях являются неустойчивыми.

Ключевые слова: фторфосфаты уранила, термическая устойчивость.

Фторфосфаты являются наименее изученными соединениями урана. Помимо научного интере
са, исследование свойств таких соединений имеет и технологическую направленность. В технологии 
урана принята экстракция фосфорорганическими соединениями и последующее получение фторидов. 
Поэтому при этой технологической схеме образование таких соединений вполне возможно. В работах [1; 2] были исследованы способы получения фторфосфатов урана, а также их ИК-спектры и рентгенометрические данные. В данной работе приводятся результаты исследования термической устойчивости соединений урана с гексафторфосфат-ионом, ди- и монофторфосфатов урана.

Материал и методика исследований

При получении соединений уранила с гексафторфосфат-ионом был использован способ осаж
дения из растворов уранилфторида во фтористоводородной кислоте. В ходе работы было установлено образование соединений уранила с гексафторфосфат-ионом, имеющих переменный состав, который изменяется в зависимости от условий получения. Дифторфосфаты уранила были получены при 
взаимодействии соединений урана с пентахлоридом фосфора в избытке жидкого фтористого водорода, а также при взаимодействии соединений урана с летучими фторидами фосфора. Монофторфосфаты уранила были получены при взаимодействии UО3 с Н2РО3F [1]. Для соединений были сняты термогравиграммы (ТГГ) в интервале температур 25-1000 °С. Скорость нагрева образца была равной 
5 °С/мин. Нагревание осуществляли в атмосфере аргона. Проводилась расшифровка термогравиграмм методом ИК-спектрометрии.

ТГГ соединений были получены на приборе MOM-DERIVATOGRAPH-1500, ИК-спектры – на 

приборе SPECORD-M80. В ряде случаев для растворов были сняты ЯМР Р31-спектры. Рентгенограммы порошка были сделаны на приборе «ДРОН-3М».

Результаты и их обсуждение

Соединения уранила с гексафторфосфат-ионом. Гексафторфосфорную кислоту получали при взаимодействии пентахлорида фосфора с жидким фтористым водородом и проверяли по данным ЯМР 
Р31-спектров. Реакцию проводили в тонкостенном фторопластовом сосуде, охлажденном с помощью 
льда и жидкого азота. После охлаждения в сосуд осуществляли напуск газообразного фтористого 
водорода из баллона до конденсации жидкости. Затем в сосуд помещали пентахлорид фосфора.
Наблюдалось образование осадка белого цвета – гесафторфосфорной кислоты. Реакцию можно записать в следующем виде:

PCl5 + 6HF → HPF6 + 5HCl
(1)

Далее, к полученной HPF6 добавляли раствор уранилфторида в 40%-м растворе HF. Наблюда
лась реакция с образованием осадка в определенных условиях. Осадок отделяли центрифугированием, после этого растворяли в воде и подвергали анализу. В случае получения осадка ЯМР Р31-спектры 
растворов после центрифугирования указывают на то, что PF6

--ион переходит из раствора в осадок. 

Помимо указанного выше способа получения аналогичные соединения могут быть получены при 
пропускании газообразного PF5 через раствор уранилфторида в 40%-м растворе HF.