Hexafluorure de neptunium

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Modèle:Infobox Chimie L’hexafluorure de neptunium est un composé chimique de formule Modèle:Fchim. Il s'agit d'un solide cristallisé orangé, volatil, fortement corrosif et radioactif. Il reste stable à l'air sec, mais réagit violemment avec l'eau. Dans des conditions de pression normales, il fond à Modèle:Tmp et s'évapore à Modèle:Tmp. C'est le seul composé du neptunium facilement obtenu sous forme gazeuse. On le produit généralement en faisant réagir du tétrafluorure de neptunium Modèle:Fchim avec du fluor Modèle:Fchim.

Ses propriétés physiques le rendent intéressant pour séparer le neptunium des déchets nucléaires. Il est cependant assez difficile à manipuler en raison de sa nature corrosive.

Production

On prépare l'hexafluorure de neptunium Modèle:Fchim par fluoration de tétrafluorure de neptunium Modèle:Fchim sous l'effet de fluor Modèle:Fchim à Modèle:Tmp[1] :

[[Tétrafluorure de neptunium|Modèle:Fchim]] + [[Difluor|Modèle:Formule chimique]] ⟶ Modèle:Formule chimique.

En comparaison, l'hexafluorure d'uranium Modèle:Fchim se forme assez rapidement à partir de tétrafluorure d'uranium Modèle:Fchim à Modèle:Tmp tandis que l'hexafluorure de plutonium Modèle:Fchim ne se forme à partir de tétrafluorure de plutonium Modèle:Fchim qu'à Modèle:Tmp[1] : ces différences permettent de séparer efficacement l'uranium, le neptunium et le plutonium.

Il est également possible de procéder à partir du trifluorure de neptunium Modèle:Fchim et de l'oxyde de neptunium(IV) Modèle:Fchim[2] :

2 [[Trifluorure de neptunium|Modèle:Fchim]] + 3 [[Difluor|Modèle:Fchim]] ⟶ 2 Modèle:Fchim ;
[[Oxyde de neptunium(IV)|Modèle:Fchim]] + 3 [[Difluor|Modèle:Fchim]] ⟶ Modèle:Fchim + [[Dioxygène|Modèle:Fchim]].

Il est également possible d'employer des réactifs de fluoration plus énergiques tels que le trifluorure de brome Modèle:Fchim et le pentafluorure de brome Modèle:Fchim. Ces réactions peuvent permettre de séparer le plutonium car le tétrafluorure de plutonium Modèle:Fchim ne réagit pas de la même manière[3]Modèle:,[4].

Le Modèle:Fchim et le Modèle:Fchim sont presque entièrement convertis en Modèle:Fchim par le difluorure de dioxygène Modèle:Fchim. Ces réactions font intervenir des solides dans un gaz à température modérée ou dans le fluorure d'hydrogène liquide anhydre à Modèle:Tmp[5] :

[[Oxyde de neptunium(IV)|Modèle:Fchim]] + 3 [[Difluorure de dioxygène|Modèle:Fchim]] ⟶ Modèle:Fchim + 4 [[Dioxygène|Modèle:Fchim]] ;
[[Tétrafluorure de neptunium|Modèle:Fchim]] + [[Difluorure de dioxygène|Modèle:Fchim]] ⟶ Modèle:Fchim + [[Dioxygène|Modèle:Fchim]].

Ces températures de réaction sont sensiblement différentes des températures élevées de plus de Modèle:Tmp précédemment requises pour synthétiser l'hexafluorure de neptunium avec du fluor ou des fluorures d'halogène[5]. Le fluorure de neptunyle Modèle:Fchim a été détecté par spectroscopie Raman comme intermédiaire dominant dans la réaction avec [[Oxyde de neptunium(IV)|Modèle:Fchim]]. La réaction directe du Modèle:Fchim avec l'Modèle:Fchim liquide a conduit en revanche à une décomposition vigoureuse de l'Modèle:Fchim sans donner de Modèle:Fchim.

Propriétés

L'hexafluorure de neptunium cristallise dans le système orthorhombique en formant un solide orangé qui fond à Modèle:Tmp et s'évapore à Modèle:Tmp à pression atmosphérique ; son point triple est à Modèle:Tmp sous Modèle:Unité[6]. Sa structure cristalline appartient au groupe d'espace Pnma (Modèle:N°) avec pour paramètres cristallins Modèle:Nobr, Modèle:Nobr, Modèle:Nobr et Modèle:Nobr[7]. À l'état gazeux, la molécule Modèle:Fchim adopte une géométrie octaédrique de symétrie OModèle:Ind avec des longueurs de liaisons Modèle:Nobr uniformes de Modèle:Unité/2[8]. La volatilité du Modèle:Fchim est semblable à celle de l'[[Hexafluorure d'uranium|Modèle:Fchim]] et du [[Hexafluorure de plutonium|Modèle:Fchim]]. L'hexafluorure de neptunium est paramagnétique, avec une susceptibilité magnétique de Modèle:Unité[9]Modèle:,[10].

L'hexafluorure de neptunium est stable au contact de l'air sec mais réagit vigoureusement au contact de l'eau, y compris de l'humidité atmosphérique, pour former du fluorure de neptunyle Modèle:Fchim soluble et de l'acide fluorhydrique HF :

Modèle:Fchim + 2 [[Eau|Modèle:Fchim]] ⟶ Modèle:Fchim + 4 HF.

Il peut être stocké à température ambiante dans une ampoule en verre de quartz ou en pyrex du moment qu'on en a éliminé toute trace d'humidité, toute inclusion de gaz dans le verre et tout résidu de fluorure d'hydrogène[1]. Le [[Hexafluorure de plutonium|Modèle:Fchim]] et le Modèle:Fchim sont tous deux photosensibles et se décomposent en [[Difluor|Modèle:Fchim]] et respectivement en [[Tétrafluorure de plutonium|Modèle:Fchim]] et [[Tétrafluorure de neptunium|Modèle:Fchim]][1].

L'hexafluorure de neptunium forme des complexes avec les fluorures de métaux alcalins : il forme du Modèle:Fchim à Modèle:Tmp avec le fluorure de césium CsF[11] et réversiblement du Modèle:Fchim avec le fluorure de sodium NaF[12]. Dans les deux cas, le neptunium est réduit en Np(Modèle:V) :

Modèle:Fchim + CsF ⟶ Modèle:Fchim + Modèle:Sfrac [[Difluor|Modèle:Fchim]] ;
Modèle:Fchim + 3 NaF ⟶ Modèle:Fchim + Modèle:Sfrac [[Difluor|Modèle:Fchim]].

En présence de trifluorure de chlore Modèle:Fchim comme solvant et à basse température, des indications suggèrent l'existence d'un complexe instable de Np(Modèle:IV)[11].

Applications

L'irradiation du combustible nucléaire à l'intérieur des réacteurs produit à la fois des produits de fission et des transuraniens, dont le neptunium et le plutonium. La sépération de ces éléments est une étape essentielle du traitement du combustible nucléaire usé et l'hexafluorure de neptunium Modèle:Fchim intervient dans la séparation du neptunium d'avec l'uranium et le plutonium.

L'extraction de l'uranium, qui représente 95 % de la masse du combustible nucléaire usé, implique que ce dernier soit préalablement réduit en poudre afin de permettre la fluoration directe en présence de fluor Modèle:Fchim. Les fluorures volatils qui en résultent — essentiellement de l'[[Hexafluorure d'uranium|Modèle:Fchim]] avec de petites quantités de Modèle:Fchim — sont facilement extraits des fluorures non volatils des autres produits de fission, comme le tétrafluorure de plutonium Modèle:Fchim, le Modèle:Lien Modèle:Fchim et le Modèle:Lien Modèle:Fchim[13]. le mélange d'Modèle:Fchim et de Modèle:Fchim est ensuite réduit sélectivement par du fluorure de cobalt(II) Modèle:Fchim granulé, qui convertit Modèle:Fchim en [[Tétrafluorure de neptunium|Modèle:Fchim]] mais ne réagit pas avec l'[[Hexafluorure d'uranium|Modèle:Fchim]], en employant des températures de Modèle:Tmp[14].

Une autre méthode consiste à utiliser du fluorure de magnésium Modèle:Fchim, sur lequel le fluorure de neptunium est sorbé à 60-70 % mais pas le fluorure d'uranium[15].

Notes et références

Modèle:Références

Modèle:Palette Modèle:Portail

  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 et 1,3 Modèle:Article
  2. ↑ Modèle:Article
  3. ↑ Modèle:En L. E. Trevorrow, T. J. Gerding et M. J. Steindler, Laboratory Investigations in Support of Fluid-bed Fluoride Volatility Processes. Part XVII. The Fluorination of Neptunium(IV) fluoride and Neptunium(IV) oxide, Argonne National Laboratory Report ANL-7385, janvier 1968, Modèle:DOI.
  4. ↑ Modèle:Article
  5. ↑ 5,0 et 5,1 Modèle:Article
  6. ↑ Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : aucun texte n’a été fourni pour les références nommées 10.1007/BFb0051170
  7. ↑ Erreur de référence : Balise <ref> incorrecte : aucun texte n’a été fourni pour les références nommées Gmelin
  8. ↑ Modèle:Article
  9. ↑ Modèle:Article
  10. ↑ Modèle:Article
  11. ↑ 11,0 et 11,1 Modèle:Article
  12. ↑ Modèle:Article
  13. ↑ Modèle:Article
  14. ↑ Modèle:US patent
  15. ↑ Modèle:En Tsuyoshi Nakajima et Henri Groult, Fluorinated Materials for Energy Conversion, Elsevier, 2005, Modèle:P.. Modèle:ISBN
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