Thorium(IV)-fluorid
Thorium(IV)-fluorid ist eine anorganische chemische Verbindung des Thoriums aus der Gruppe der Fluoride.
| Kristallstruktur | ||||||||||||||||
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| _ Th4+ _ F− | ||||||||||||||||
| Kristallsystem | ||||||||||||||||
| Raumgruppe |
I2/c (Nr. 15, Stellung 8) | |||||||||||||||
| Gitterparameter |
a = 1313 pm | |||||||||||||||
| Allgemeines | ||||||||||||||||
| Name | Thorium(IV)-fluorid | |||||||||||||||
| Andere Namen |
Thoriumtetrafluorid | |||||||||||||||
| Verhältnisformel | ThF4 | |||||||||||||||
| Kurzbeschreibung |
weißer Feststoff[1] | |||||||||||||||
| Externe Identifikatoren/Datenbanken | ||||||||||||||||
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| Eigenschaften | ||||||||||||||||
| Molare Masse | 308,03 g·mol−1 | |||||||||||||||
| Aggregatzustand |
fest[1] | |||||||||||||||
| Dichte |
6,32 g·cm−3[1] | |||||||||||||||
| Schmelzpunkt | ||||||||||||||||
| Siedepunkt |
1680 °C[2] | |||||||||||||||
| Brechungsindex |
1,52[3] | |||||||||||||||
| Gefahren- und Sicherheitshinweise | ||||||||||||||||
 Radioaktiv | ||||||||||||||||
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| Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C | ||||||||||||||||
Gewinnung und Darstellung
BearbeitenThorium(IV)-fluorid kann durch Reaktion von Fluorwasserstoff mit Thorium(IV)-oxid bei 550 °C oder Thorium(IV)-hydrid bei 350 °C gewonnen werden.[1]
Ebenfalls möglich ist die Darstellung durch Reaktion von Thorium(IV)-oxid mit Ammoniumhydrogendifluorid bei 500 °C.[1]
Auch aus Thorium und Fluor kann Thoriumfluorid gewonnen werden.[5]
Eigenschaften
BearbeitenThorium(IV)-fluorid ist ein weißer Feststoff, der in Form eines kryptokristallinen Pulvers oder einfachbrechenden, schillernden Kristallen vorliegt. Er ist unlöslich in Wasser und besitzt eine monokline Kristallstruktur mit der Raumgruppe I2/c (Raumgruppen-Nr. 15, Stellung 8) isotyp mit Zirconium(IV)-fluorid (a = 1313 pm, b = 1102 pm, c = 862 pm, β = 126°).[1] In der Kristallstruktur liegen quadratische Antiprismen ThF8 vor. Die Verbindung reagiert mit Luftfeuchtigkeit bei Temperaturen über 500 °C zu Thoriumoxidfluorid.[5] Bei Darstellung aus Lösungen liegt es in Form von Hydraten vor (Okta-, Tetra-, Dihydrat etc.) von denen das Hemihydrat das Einzige ist, von welchem die Struktur bekannt ist.[6] Das Kristallwasser kann aus dem Hemihydrat durch Erhitzung im Vakuum auf 400 °C entfernt werden.[7]
Verwendung
BearbeitenThorium(IV)-fluorid wird zur Herstellung von reinem Thorium und Hochtemperaturkeramiken verwendet. Des Weiteren dient es als Sputtertarget zur Herstellung von Dünnschichten mit niedrigem Brechungsindex ohne Absorption im sichtbaren und UV-Bereich.[5] Es wird auch bei der Herstellung von Kohlebogenlampen verwendet.[8]
Darüber hinaus ist angedacht, Thorium(IV)-fluorid als Kernbrennstoff für einen bestimmten Typ von Brutreaktor (Flüssigfluorid-Thorium-Reaktor, LFTR) zu nutzen. Erste Exemplare dieser Reaktoren sind seit 2010 in Japan und seit 2014 in China in der Entwicklung.[9] Bei diesem Typ Flüssigsalzreaktor liegt der Reaktorkern nicht in fester Form, sondern in bewusst als Betriebszustand hergestellter Kernschmelze im flüssigen Aggregatszustand vor. Man erhofft sich davon die laufende Abtrennung von Spaltprodukten im Betrieb und ein einfaches „Nachfüllen“ von Brennstoff durch Ergänzung weiteren Thoriumfluorids. Da 232Th selbst nicht spaltbar ist und erst nach Neutroneneinfang zu spaltbarem 233U transmutiert, ist wahlweise eine (externe) Neutronenquelle oder eine „Startladung“ angereichert mit spaltbarem Material (233U, 235U, 239Pu o. ä.) nötig, um den Reaktor in Gang zu setzen. Um den Schmelzpunkt zu senken liegt ThF4 zumeist gelöst in anderen Fluoriden vor, meistens FLiBe (Lithiumfluorid-Berylliumfluorid Mischung).
Einzelnachweise
Bearbeiten- ↑ a b c d e f g Georg Brauer (Hrsg.), unter Mitarbeit von Marianne Baudler u. a.: Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3., umgearbeitete Auflage. Band I, Ferdinand Enke, Stuttgart 1975, ISBN 3-432-02328-6, S. 1135.
- ↑ William M. Haynes (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 93. Auflage. CRC Press, 2012, S. 95 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Ronald R. Willey: Practical Design and Production of Optical Thin Films. CRC Press, 2002, S. 276 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Die von der Radioaktivität ausgehenden Gefahren gehören nicht zu den einzustufenden Eigenschaften nach der GHS-Kennzeichnung. In Bezug auf weitere Gefahren wurde dieser Stoff entweder noch nicht eingestuft oder eine verlässliche und zitierfähige Quelle hierzu wurde noch nicht gefunden.
- ↑ a b c Dale L. Perry: Handbook of Inorganic Compounds. 2. Auflage. CRC Press, 2011, ISBN 978-1-4398-1462-8, S. 426 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, J. Fuger (Hrsg.): The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (Set Vol.1-6). Springer, 2010, ISBN 978-94-007-0211-0, S. 79 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Advances in Inorganic Chemistry and Radiochemistry. Vol. 2. Academic Press, 1960, ISBN 0-08-057851-9, S. 208 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ John J. McKetta Jr (Hrsg.): Thermoplastics to Trays (= Encyclopedia of Chemical Processing and Design. Volume 58). CRC Press, 1996, ISBN 0-8247-2609-X, S. 81 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
- ↑ Michael Odenwald: Garant für die Weltenergieversorgung. Focus online, 5. Mai 2011, Seite 3, abgerufen am 29. Mai 2014.