Уран — химический элемент с атомным номером 92 в периодической системе атомная масса 238, 029; обозначается символом U ( Uranium), относится к семейству актиноидов.
Химические свойства урана Уран очень активен. Уран может проявлять степени окисления от +3 до +6. n Соединения урана III Образуют неустойчивые растворы красного цвета, в которых проявляют сильные восстановительные свойства 4 UCI 3+2 HO 3 UCI 4+UO 2+H 2 n Соединения урана IV n Уран (+4) образует легко растворимые в воде соли зеленого цвета. Они легко окисляются до урана (+6) n Соединения урана V Соединения урана(+5) неустойчивы и легко диспропорционируют в водном растворе 2 UO 2 CI 2+UO 2 n
История n Ещё в древнейшие времена (I век до нашей эры) природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой глазури для керамики. Первая важная дата в истории урана — 1789, когда немецкий натурфилософ и химик Мартин Генрих Клапрот восстановил извлечённую из саксонской смоляной руды золотисто-жёлтую «землю» до чёрного металлоподобного вещества Клапрот, считая новое вещество элементом, назвал его ураном В честь самой далёкой из известных тогда планет.
История n В 1896 г. , исследуя уран, французский химик Антуан Анри Беккерель случайно открыл лучи Беккереля , которые позже Мария Кюри переименовала в радиоактивность. В это же время французскому химику Анри Муассану удалось разработать способ получения чистого металлического урана. В 1899 г. Резерфорд обнаружил, что излучение урановых препаратов неоднородно, что есть два вида излучения — альфа- и бета-лучи. Они несут различный электрический заряд; далеко не одинаковы их пробег в веществе и ионизирующая способность. Чуть позже, в мае 1900 г. , Поль Вийар открыл третий вид излучения — гамма-лучи
Ирозопы n Природный уран состоит из смеси трёх изотопов: 238 U (изотопная распространённость 99, 2745 %, период полураспада T 1/2 = 4, 468· 109 лет), 235 U (0, 7200 %, T 1/2 = 7, 04· 108 лет) и 234 U (0, 0055 %, T 1/2 = 2, 455· 105 лет). Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, он входит в состав радиоактивного ряда 238 U.
Радиоактивность n Радиоактивность природно го урана обусловлена в основном изотопами 238 U и его дочерним нуклидом 234 U. В равновесии их удельные активности равны. Удельная активность изотопа 235 U в природном уране в 21 раз меньше активности 238 U.
Радиоактивность n На данный момент известно 23 искусственных радиоактивных изотопа урана с массовыми числами от 217 до 242. Наиболее важный из них — 233 U (T 1/2 = 1, 59· 105 лет) получается при облучении тория 232 нейтронами и способен к делению под воздействием тепловых нейтронов, что делает его перспективным топливом для ядерных реакторов. Наиболее долгоживущим из изотопов урана, не встречающихся в природе, является 236 U с периодом полураспада 2, 39· 107 лет.
Нахождение в природе Уран широко распространён в природе. Кларк урана составляет 0, 0003 % (вес. ), концентрация в морской воде 3 мкг/л. Количество урана в слое литосферы толщиной 20 км оценивается в 1, 3· 1014 т. Основная масса урана находится в кислых породах с высоким содержанием кремния. Значительная масса урана сконцентрирована в осадочных породах, особенно богатых органикой. В больших количествах как примесь уран присутствует в ториевых и редкоземельных минералах (ортит, сфен Ca. Ti. O 3[Si. O 4], монацит (La, Ce)PO 4, циркон Zr. Si. O 4, ксенотим YPO 4 и др. ). Важнейшими урановыми рудами являются настуран (урановая смолка, уранинит) и карнотит. Основными минералами — спутниками урана являются молибденит Mo. S 2, галенит Pb. S, кварц Si. O 2, каль цит Ca. CO 3, гидромусковит
Получение Урана n Самая первая стадия уранового производства — концентрирование. Породу дробят и смешивают с водой. Тяжёлые компоненты взвеси осаждаются быстрее. Если порода содержит первичные минералы урана, то они осаждаются быстро: это тяжёлые минералы. Вторичные минералы урана легче, в этом случае раньше оседает тяжёлая пустая порода
Получение Урана n Следующая стадия — выщелачивание концентратов, перевод урана в раствор. Применяют кислотное и щелочное выщелачивание.
Получение Урана n n На следующем этапе из полученного раствора нужно избирательно выделить уран. Современные методы — экстракция иионный обмен — позволяют решить эту проблему. Раствор содержит не только уран, но и другие катионы. Некоторые из них в определённых условиях ведут себя так же, как уран: экстрагируются теми же органическими растворителями, оседают на тех же ионообменных смолах, выпадают в осадок при тех же условиях. Поэтому для селективного выделения урана приходится использовать многие окислительно-восстановительные реакции, чтобы на каждой стадии избавляться от того или иного нежелательного попутчика. На современных ионообменных смолах уран выделяется весьма селективно.
Применение Урана ЯДЕРНОЕ ТОПЛИВО ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ ГЕОЛОГИЯ
Ядерное Топливо Наибольшее применение имеет изотоп урана 235 U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реактораха
Ядерное ОРУЖИЕ n Я дерное ору жие — дерное жие взрывное устройство, в котором источником энергии является синтез или деление атомных ядер — ядерная реакция. В узком смысле — взрывное устройство, использующее энергию деления тяжёлых ядер. Устройства, использующие энергию, выделяющуюся при синтезе лёгких ядер, называются термоядерными
Геология n Основное применение урана в геологии — определение возраста минералов и горных пород с целью выяснения последовательности протекания геологических процессов.
Другие сферы применения n n n n Небольшая добавка урана придаёт красивую жёлтозелёную флуоресценцию стеклу (см. Урановое стекло)[19]. Уранат натрия Na 2 U 2 O 7 использовался как жёлтый пигмент в живописи[19]. Соединения урана применялись как краски для живописи по фарфору и для керамических глазурей и эмалей (окрашивают в цвета: жёлтый, бурый, зелёный и чёрный, в зависимости от степени окисления)[19]. Некоторые соединения урана светочувствительны[19]. В начале XX века уранилнитрат широко применялся для усиления негативов и окрашивания (тонирования) позитивов(фотографических отпечатков) в бурый цвет[19]. Карбид урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония применяется в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей (рабочее тело — водород + гексан). Сплавы железа и обеднённого урана (уран-238) применяются как мощные магнитострикционные материалы
КОНЕЦ n СПОСИБО ЗА ВНИМАНИЕ