Neptunium(III)-fluorid

Neptunium(III)-fluorid ist eine chemische Verbindung aus den Elementen Neptunium und Fluor. Es besitzt die Formel NpF₃ und gehört zur Stoffklasse der Fluoride.

Darstellung

Neptunium(III)-fluorid entsteht durch Umsetzung von Neptunium(IV)-oxid (NpO₂) mit Fluorwasserstoff (HF) im H₂-Strom bei 500 °C.

$2\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2+6\mathrm{H}\mathrm{F}⟶2\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+4\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

Es kann auch durch die Umsetzung einer wässrigen Neptuniumlösung mit Fluoridsalzen im schwach Sauren hergestellt werden.

$\mathrm{N}\mathrm{p}{\phantom{A}}^{3+}(\mathrm{a}\mathrm{q})+3\mathrm{F}{\phantom{A}}^{-}(\mathrm{a}\mathrm{q})⟶\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3(\mathrm{s})\downarrow$

Neptunium(IV)-fluorid (NpF₄) wird im H₂-Strom zu Neptunium(III)-fluorid reduziert.

$2\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+2\mathrm{H}\mathrm{F}$

Eigenschaften

Physikalische Eigenschaften

Neptunium(III)-fluorid ist ein violetter Feststoff, der bei 1425 °C schmilzt. Es kristallisiert in der Lanthanfluoridstruktur mit den Gitterparametern a = 712,9 pm und c = 728,8 pm. Hierbei ist jeder Neptuniumkern von neun Fluorkernen in einer verzerrten dreifach-überkappten trigonal-prismatischen Struktur umgeben.

Chemische Eigenschaften

Neptunium(III)-fluorid wird im Fluorgasstrom bei 500 °C zum flüchtigen Neptuniumhexafluorid (NpF₆) umgesetzt:

$2\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{F}{\phantom{A}}_2⟶2\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_6$

Die Oxidation von Neptunium(III)-fluorid mit einem Sauerstoff-Fluorwasserstoff-Gemisch führt zum Neptunium(IV)-fluorid (NpF₄).

$4\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2+4\mathrm{H}\mathrm{F}⟶4\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4+2\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}$

In einer ungewöhnlichen Reaktion mit Sauerstoff (O₂) entstehen Neptunium(IV)-fluorid und Neptuniumdioxid.

$4\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+\mathrm{O}{\phantom{A}}_2⟶3\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_4+\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{O}{\phantom{A}}_2$

Metallisches Neptunium kann durch Reduktion aus seinen Verbindungen erhalten werden. Zuerst wurde Neptunium(III)-fluorid mit elementarem Barium oder Lithium bei 1200 °C zur Reaktion gebracht.

$2\mathrm{N}\mathrm{p}\mathrm{F}{\phantom{A}}_3+3\mathrm{B}\mathrm{a}⟶2\mathrm{N}\mathrm{p}+3\mathrm{B}\mathrm{a}\mathrm{F}{\phantom{A}}_2$

Sicherheitshinweise

Einstufungen nach der CLP-Verordnung liegen nicht vor, weil diese nur die chemische Gefährlichkeit umfassen und eine völlig untergeordnete Rolle gegenüber den auf der Radioaktivität beruhenden Gefahren spielen. Auch Letzteres gilt nur, wenn es sich um eine dafür relevante Stoffmenge handelt.

Literatur

• Zenko Yoshida, Stephen G. Johnson, Takaumi Kimura, John R. Krsul: Neptunium, 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. 699–812 (Vorlage:DOI).
• C. Keller: Die Chemie des Neptuniums, in: Fortschr. chem. Forsch., 1969/70, 13/1, S. 1–124 (doi:10.1007/BFb0051170).