- Физические свойства
- Соединения урана
- Нахождение в природе
- Применение урана
Уран открыт в 1789 в виде UO2 немецким химиком М. Г. Клапротом. Металлический уран получен в 1841 французским химиком Э. Пелиго. Длительное время уран имел очень ограниченное применение, и только с открытием в 1896 радиоактивности началось его изучение и использование.
Уран — САМЫЙ ОПАСНЫЙ МЕТАЛЛ НА ЗЕМЛЕ!
Свойства урана
В свободном состоянии уран представляет собой металл светло-серого цвета; ниже 667,7°С для него характерна ромбическая (а=0,28538 нм, b=0,58662 нм, с=0,49557 нм) кристаллическая решётка (а-модификация), в интервале температур 667,7-774°С — тетрагональная (а=1,0759 нм, с=0,5656 нм; Я-модификация), при более высокой температуре — объёмноцентрированная кубическая решётка (а=0,3538 нм, g-модификация). Плотность 18700 кг/м 3 , t плавления 1135°С, t кипения около 3818°С, молярная теплоёмкость 27,66 Дж/(моль•К), удельное электрическое сопротивление 29,0•10 -4 (Ом•м), теплопроводность 22,5 Вт/(м•К), температурный коэффициент линейного расширения 10,7•10 -6 К -1 . Температура перехода урана в сверхпроводящее состояние 0,68 К; слабый парамагнетик, удельная магнитная восприимчивость 1,72•10 -6 . Ядра 235 U и 233 U делятся спонтанно, а также при захвате медленных и быстрых нейтронов, 238 U делится только при захвате быстрых (более 1 МэВ) нейтронов. При захвате медленных нейтронов 238 U превращается в 239 Pu. Критическая масса урана (93,5% 235U) в водных растворах менее 1 кг, для открытого шара около 50 кг; для 233 U критического Масса составляет примерно 1/3 от критической массы 235 U.
Химические свойства
Для урана характерны степени окисления +3, +4, +5 и +6, иногда +2; наиболее устойчивы соединения четырёх- и шестивалентного урана. На воздухе медленно окисляется, в порошкообразном состоянии пирофорен и горит ярким пламенем. С кислородом образует диоксид UO2, триоксид и O3 и большое число промежуточных соединений, из которых наиболее важное значение имеет U3О8.
Уран реагирует с водой, легко растворяется в соляной и азотной кислотах, медленно — в серной, ортофосфорной и фтористоводородной кислотах. Со щелочами не взаимодействует, при нагревании реагирует с галогенами, азотом, фосфором, образуя такие важные для технологии его производства соединения, как тетрафторид (UF4 — зелёные игольчатые кристаллы, малорастворимые в воде и кислотах), гексафторид (UF6 — бесцветное кристаллическое вещество, возгоняющееся при 56,4°С) и моносульфид (US, ядерное горючее). С металлами образует сплавы разных типов. Для 6-валентного урана характерно образование ионов уранила UO2 2+ , чрезвычайно способного к комплексообразованию в водных растворах как с неорганическими, так и с органическими веществами; наиболее важны для технологии карбонатные, сульфатные, фторидные, фосфатные и другие комплексы. Уран и его соединения токсичны.
Способность ядер урана к самопроизвольному распаду с образованием в конечном, счёте стабильных изотопов свинца 206 Pb (из 238 U) и 207 Pb (из 235 U) широко используется в геохимии для определения возраста пород и минералов. Для определения возраста минералов, содержащих уран, применяют также методы, основанные на самопроизвольном делении 238 U с образованием изотопов ксенона и криптона или на образовании следов (треков) осколков деления в минералах. Кроме того, возраст горных пород и минералов можно также измерять, определяя соотношения между начальными и промежуточными членами рядов распада — каждый из этих методов имеет свои области применения в зависимости главным образом от констант распада соответствующих нуклидов.
Получение и применение
Уран получают из руд гидрометаллургическими методами: путём выщелачивания растворами серной (реже азотной) кислоты или содовыми растворами. Применяют методы подземного выщелачивания. Активно разрабатываются также методы извлечения урана из морской воды.
Основной потребитель урана — ядерная энергетика (ядерные реакторы, ядерные силовые установки). Кроме того, уран применяется для производства ядерного оружия. Все остальные области использования урана имеют резко подчинённое значение.
Источник: www.mining-enc.ru
Химический элемент Уран
Изображение основано на общем астрологическом символе планеты Уран.
Радиоактивный серебристый металл.
Уран — очень важный элемент, потому что он обеспечивает нас ядерным топливом, используемым для выработки электроэнергии на атомных электростанциях. Это также основной материал, из которого сделаны другие синтетические трансурановые элементы.Встречающийся в природе уран состоит из 99% урана-238 и 1% урана-235.
Уран-235 — единственное делящееся топливо природного происхождения (топливо, способное поддерживать цепную реакцию). Урановое топливо, используемое в ядерных реакторах, обогащено ураном-235. Цепная реакция тщательно контролируется с помощью материалов, поглощающих нейтроны.
Тепло, выделяемое топливом, используется для создания пара для вращения турбин и выработки электроэнергии.В реакторе-размножителе уран-238 захватывает нейтроны и подвергается отрицательному бета-распаду, превращаясь в плутоний-239. Этот синтетический, делящийся элемент также может поддерживать цепную реакцию.Уран также используется в вооруженных силах для ядерных подводных лодок и ядерного оружия.Обедненный уран — это уран, который содержит гораздо меньше урана-235, чем природный уран. Он значительно менее радиоактивен, чем природный уран. Это плотный металл, который можно использовать в качестве балласта для кораблей и противовесов для самолетов. Он также используется в боеприпасах и броне.
Уран не имеет известной биологической роли. Это токсичный металл.
Уран встречается в естественных условиях в нескольких минералах, таких как уранит (урановая обманка), браннерит и карнотит. Он также встречается в фосфатных породах и монацитовых песках. Мировая добыча урана составляет около 41 тысячи тонн в год.Извлеченный уран превращается в очищенный оксид, известный как желтый кек. Металлический уран можно получить путем восстановления галогенидов урана металлами группы 1 или группы 2 или путем восстановления оксидов урана кальцием или алюминием.
История химического элемента Уран
В средние века минеральная урановая обманка (оксид урана, U 3 O 8 ) иногда обнаруживалась в серебряных рудниках, а в 1789 году ее исследовал Мартин Генрих Клапрот из Берлина. Он растворил его в азотной кислоте и выпал в осадок желтое соединение, когда раствор был нейтрализован. Он понял, что это оксид нового элемента, и попытался получить сам металл, нагревая осадок с древесным углем, но безуспешно.
Эжену Пелиго в Париже выпало выделить первый образец металлического урана, что он и сделал в 1841 году, нагревая тетрахлорид урана с калием.
Открытие радиоактивности урана произошло только в 1896 году, когда Анри Беккерель в Париже оставил образец урана на неэкспонированной фотографической пластинке. Это заставило его помутнеть, и он пришел к выводу, что уран испускает невидимые лучи. Была обнаружена радиоактивность.
| Атомный радиус, несвязанный (Å) | 2.41 | Ковалентный радиус (Å) | 1,83 |
| Сродство к электрону (кДж моль -1 ) | Неизвестно | Электроотрицательность (шкала Полинга) | 1,7 |
| Энергия ионизационной (кДж моль -1 ) | 1- й 597,642- й 1022,73- й-4 чт -5 чт -6 чт -7 чт -8 чт- |
Состояния окисления и изотопы Уран
| Общие состояния окисления | 6 , 5, 4, 3 | ||||
| Изотопы | Изотоп | Атомная масса | Естественное изобилие (%) | Период полураспада | Режим распада |
| 233 U | 233,040 | — | 1,590 × 10 5 лет | α | |
| > 2,7 × 10 17 лет | нф | ||||
| 234 U | 234,041 | 0,0054 | 2,453 × 10 5 лет | α | |
| 1,5 × 10 16 лет | нф | ||||
| 235 U | 235,044 | 0,7204 | 7,03 × 10 8 лет | α | |
| 1,0 × 10 19 лет | нф | ||||
| 236 U | 236,046 | — | 2,342 × 10 7 лет | α | |
| 2,5 × 10 16 лет | нф | ||||
| 238 U | 238,051 | 99,2742 | 8,2 × 10 15 лет | нф |
Данные о давлении и температуре
| Удельная теплоемкость (Дж кг −1 K −1 ) | 116 | Модуль Юнга (ГПа) | Неизвестно | |||||||
| Модуль сдвига (ГПа) | Неизвестно | Объемный модуль (ГПа) | Неизвестно | |||||||
| Давление газа | ||||||||||
| Температура (K) | 400600800100012001400160018002000 г.22002400 | |||||||||
| 400 | 600 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 г. | 2200 | 2400 |
| Давление (Па) | —-9,47 х 10-102,87 х 10-64,27 х 10-60,0002630,006780,09330,803 | |||||||||
| — | — | — | — | 9,47 х 10-10 | 2,87 х 10-6 | 4,27 х 10-6 | 0,000263 | 0,00678 | 0,0933 | 0,803 |
- Уран
- Химический элеменит Уран
- Свойства Уран
- Группа Уран
- Температура плавления Уран
- Политика конфиденциальности
- Контакты
- О сайте
Уран как радиоактивный элемент таблицы Менделеева
У Уран является одним из тяжёлых металлических элементов таблицы Менделеева. Уран находит широкое применение в энергетической и военной промышленности. В таблице Менделеева его можно найти под номером 92 и обозначается латинской буквой U с массовым числом 238.
- Как был открыт Уран;
- Где и как добывают Уран;
- Опасность радиоактивного излучения;
- Разновидности урана;
- Периоды полураспада;
- Применение.
Как был открыт Уран
Вообще, такой химический элемент как уран был известен очень давно. Известно, что ещё до нашей эры природная окись урана использовалась для изготовления жёлтой глазури для керамики. Открытие этого элемента произошло можно считать в 1789 году, когда немецкий химик, по имени Мартин Генрих Клапрот, восстановил из руды черный металлоподобный материал.
Этот материал Мартин решил назвать Ураном, чтобы поддержать название новой открытой планеты с одноименным названием(в этом же году была открыта планета Уран). В 1840 году было выявлено, что этот материал открытый Клапротом, оказался оксидом Урана не смотря на характерный металлический блеск. Эжен Мелькиор Пелиго из оксида синтезировал атомарный Уран и определил его атомный вес равный 120 а.е., а в 1874 году Менделеев удвоил это значение, поместив его в самую дальнюю клетку своей таблицы. Только через 12 лет решение Менделеева о удвоении массы было подтверждено опытами немецкого химика Циммермана.
Где и как добывают Уран
Опасность радиоактивного излучения урана
Все прекрасно знают такое понятие как радиоактивное излучение и то, что оно наносит непоправимый вред здоровью, который приводит к летальному исходу. Уран как раз является одним из таких элементов, который при определенных условиях может выпускать радиоактивное излучение. В свободной форме в зависимости от его разновидности он может испускать альфа и бета лучи.
Альфа лучи не представляют большой опасности для человека если облучение является внешним так как у этого излучения малая проникающая способность, но при попадании внутрь организма они наносят непоправимый вред. Для сдерживания внешних альфа лучей хватит даже листа писчей бумаги. С бета излучением дела обстоят серьезнее, но не намного.
Проникающая способность бета излучения выше, чем у альфа излучения, но для сдерживания бета излучения потребуется 3-5 мм ткань. Вы скажете как так? Уран же является радиоактивным элементом, который используется в ядерном оружии! Все верно, он используется в ядерном оружии, которое наносит колоссальный урон всему живому.
Просто при детонировании ядерной боеголовки, основной урон живым организмам наносят гамма излучения и поток нейтронов. Данные виды излучений образуются в результате термоядерной реакции при взрыве боеголовки, которая выводит частицы урана из стабильного состояния и уничтожает все живое на земле.
Разновидности урана
Как говорилось выше, у урана есть несколько разновидностей. Разновидности подразумевают собой наличие изотопов, чтоб вы понимали изотопы подразумевают собой одинаковые элементы, но с разными массовыми числами.
Итак существуют два вида:
- Природный;
- Искусственный;
Как вы уже догадались природный тот который добывают из земли, а искусственный люди создают самостоятельно. К природным относят изотопы урана с массовым числом 238, 235 и 234. Причем U-234 является дочерним от U-238, то есть первый получается от распада второго в природных условиях. Вторая группа изотопов, которую создают искусственно, имеет массовые числа от 217 до 242.
Каждый из изотопов имеет разные свойства и характеризуется разным поведением при определенных условиях. В зависимости от потребностей учёные ядерщики пытаются найти всевозможные решения проблем, ведь каждый изотоп имеет разную энергетическую ценность.
Периоды полураспада
Как уже говорилось выше, каждый из изотопов урана обладает разной энергетической ценностью и разными свойствами, одним из которых является полураспад. Для того чтобы понимать что это такое нужно начать с определения. Периодом полураспада называется время за которое число радиоактивных атомов уменьшается в двое. Период полураспада влияет на многие факторы, в пример можно привести его энергетическую ценность или полное очищение. Если в пример взять последнее то можно посчитать за какой промежуток времени произойдет полная очистка от радиоактивного заражения земли. Полураспады изотопов урана:
| Массовое число | Период полураспада | Основной тип излучения |
| U-233 | 15.9*10⁴ лет | альфа |
| U-234 | 24.5*10⁴ лет | альфа |
| U-235 | 71000*10⁴ лет | альфа |
| U-236 | 2390*10⁴ лет | альфа |
| U-237 | 6.75 суток | бета |
| U-238 | 447000*10⁴ лет | альфа |
| U-239 | 23.54 минуты | бета |
| U-240 | 14 часов | бета |
Как можно увидеть из таблицы период полураспада изотопов варьируется от минут до сотен миллионов лет. Каждый из них находит себе применение в разных областях жизнедеятельности людей.
Применение
Применение урана очень широко во многих сферах деятельности, но наибольшую ценность представляет в энергетической и военной сфере. Наибольший интерес представляет изотоп U-235.
Его преимущество в том, что он способен самостоятельно поддерживать цепную ядерную реакцию, которая широко используется в военном деле для изготовления ядерного оружия и в качестве топлива в ядерных реакторах. Кроме этого уран широко применяется в геологии для определения возраста минералов и горных пород, а также для определения протекания геологических процессов. В автомобилестроении и самолетостроении обеденный уран используется как противовес и центровочный элемент. Также применение было найдено в живописи, а конкретнее в качестве краски по фарфору и для изготовления керамических глазурей и эмалей. Ещё одним интересным моментом можно считать применение обеденного урана для защиты от радиоактивного излучения, как это странно не звучит.
Источник: biobloger.ru