Tükənmiş uran. Uran kimyəvi elementi: xassələri, xüsusiyyətləri, formulası. Uranın çıxarılması və istifadəsi Kimyada uran necə təyin olunur

Uran atom nömrəsi 92 olan aktinidlər ailəsinin kimyəvi elementidir. Ən vacib nüvə yanacağıdır. Yer qabığında onun konsentrasiyası milyonda təxminən 2 hissədir. Əhəmiyyətli uran minerallarına uran oksidi (U 3 O 8), uranit (UO 2), karnotit (kalium uranil vanadat), otenit (kalium uranil fosfat) və torbernit (sulu mis uranil fosfat) daxildir. Bu və digər uran filizləri nüvə yanacağı mənbələridir və bütün məlum bərpa olunan qalıq yanacaq yataqlarından dəfələrlə daha çox enerji ehtiva edir. 1 kq uran 92 U 3 milyon kq kömürlə eyni enerji verir.

Kəşf tarixi

Uran kimyəvi elementi gümüşü-ağ rəngə malik sıx, sərt metaldır. Çevik, elastik və cilalanandır. Havada metal oksidləşir və əzildikdə alovlanır. Elektrik cərəyanını nisbətən zəif keçirir. Uranın elektron düsturu 7s2 6d1 5f3-dür.

Element 1789-cu ildə onu yeni kəşf edilmiş Uran planetinin şərəfinə adlandıran alman kimyaçısı Martin Heinrich Klaproth tərəfindən kəşf edilsə də, metalın özü 1841-ci ildə fransız kimyaçısı Eugene-Melchior Peliqot tərəfindən uran tetraxloridindən (UCl 4) reduksiya edilərək təcrid edilmişdir. kalium.

Radioaktivlik

yaradılış Dövri Cədvəl Rus kimyaçısı Dmitri Mendeleyev 1869-cu ildə məlum olan ən ağır element kimi urana diqqət yetirdi və bu element 1940-cı ildə neptuniumun kəşfinə qədər qaldı. 1896-cı ildə fransız fiziki Henri Becquerel onun tərkibində radioaktivlik fenomenini kəşf etdi. Bu xüsusiyyət sonradan bir çox başqa maddələrdə tapıldı. İndi məlumdur ki, bütün izotoplarında radioaktiv olan uran 238 U (99,27%, yarımparçalanma müddəti - 4.510.000.000 il), 235 U (0,72%, yarımparçalanma müddəti - 713.000.000 il) və 2306 U (0.0.0) qarışığından ibarətdir. %, yarımxaricolma dövrü - 247.000 il). Bu, məsələn, geoloji prosesləri və Yerin yaşını öyrənmək üçün süxurların və mineralların yaşını müəyyən etməyə imkan verir. Bunun üçün uranın radioaktiv parçalanmasının son məhsulu olan qurğuşunun miqdarını ölçürlər. Bu halda 238 U ilkin element, 234 U isə məhsullardan biridir. 235 U aktiniumun parçalanma seriyasını yaradır.

Zəncirvari reaksiyanın kəşfi

Alman kimyaçıları Otto Hahn və Fritz Strassmann 1938-ci ilin sonunda yavaş neytronlarla bombalanarkən nüvə parçalanmasını kəşf etdikdən sonra uran kimyəvi elementi geniş maraq və intensiv araşdırma mövzusuna çevrildi. 1939-cu ilin əvvəlində italyan əsilli amerikalı fizik Enriko Fermi təklif etdi ki, atomun parçalanması məhsulları arasında zəncirvari reaksiya yarada bilən elementar hissəciklər ola bilər. 1939-cu ildə amerikalı fiziklər Leo Szilard və Herbert Anderson, həmçinin fransız kimyaçısı Frederik Joliot-Kurie və onların həmkarları bu proqnozu təsdiqlədilər. Sonrakı tədqiqatlar göstərdi ki, atom parçalandıqda orta hesabla 2,5 neytron ayrılır. Bu kəşflər ilk özünü saxlaya bilən nüvə zəncirvari reaksiyasına (12.02.1942), ilk atom bombasına (16.07.1945), ilk dəfə müharibədə istifadəsinə (08.06.1945), ilk nüvə sualtı qayığına ( 1955) və ilk tam miqyaslı atom elektrik stansiyası (1957).

Oksidləşmə halları

Güclü elektropozitiv metal olan uran kimyəvi elementi su ilə reaksiya verir. Turşularda həll olunur, qələvilərdə həll olunmur. Vacib oksidləşmə vəziyyətləri +4 (UO 2 oksidində olduğu kimi, tetrahalidlər, məsələn, UCl 4 və yaşıl su ionu U4+) və +6 (UO 3 oksid, UF 6 heksaflorid və uranil ionu UO 2 2+ kimi). Sulu məhlulda uran xətti quruluşa malik [O = U = O] 2+ olan uranil ionunun tərkibində ən sabitdir. Elementin də +3 və +5 vəziyyətləri var, lakin onlar qeyri-sabitdir. Red U 3+ oksigen olmayan suda yavaş-yavaş oksidləşir. UO 2+ ionunun rəngi məlum deyil, çünki o, hətta çox seyreltilmiş məhlullarda belə disproporsiyaya məruz qalır (UO 2+ həm U 4+-a qədər azalır, həm də UO 2 2+-a qədər oksidləşir).

Nüvə yanacağı

Yavaş neytronlara məruz qaldıqda, uran atomunun parçalanması nisbətən nadir izotop 235 U-da baş verir. Bu, təbii olaraq meydana gələn yeganə parçalanan materialdır və onu 238 U izotopundan ayırmaq lazımdır. Bununla belə, udma və mənfi beta parçalanmasından sonra uran -238 yavaş neytronların təsiri altında parçalanan sintetik plutonium elementinə çevrilir. Buna görə də, təbii uran parçalanmanın nadir 235 U ilə dəstəkləndiyi və plutoniumun 238 U transmutasiyası ilə eyni vaxtda istehsal olunduğu konvertor və reaktorlarda istifadə edilə bilər. Parçalana bilən 233 U nüvə yanacağı kimi istifadə üçün təbii olaraq geniş yayılmış izotop torium-232-dən sintez edilə bilər. Sintetik transuran elementlərinin alındığı ilkin material kimi uran da vacibdir.

Uranın digər istifadəsi

Kimyəvi elementin birləşmələri əvvəllər keramika üçün boyalar kimi istifadə olunurdu. Heksafluorid (UF 6) 25 °C-də qeyri-adi yüksək buxar təzyiqinə (0,15 atm = 15,300 Pa) malik bərk maddədir. UF 6 kimyəvi cəhətdən çox reaktivdir, lakin buxar halında korroziv təbiətinə baxmayaraq, UF 6 zənginləşdirilmiş uranın alınması üçün qazlı diffuziya və qaz sentrifuqa üsullarında geniş istifadə olunur.

Metal-organik birləşmələr metal-karbon bağlarının metalı üzvi qruplara bağladığı maraqlı və vacib birləşmələr qrupudur. Uranosen, uran atomunun siklooktatetraen C 8 H 8 ilə əlaqəli üzvi halqaların iki qatı arasında sıxışdırıldığı U(C 8 H 8) 2 orqanouran birləşməsidir. Onun 1968-ci ildə kəşfi orqanometal kimyasının yeni sahəsini açdı.

Tükənmiş təbii uran radiasiyadan qorunma, ballast, zirehli deşici mərmilərdə və tank zirehlərində istifadə olunur.

Təkrar emal

Kimyəvi element çox sıx (19,1 q/sm3) olmasına baxmayaraq, nisbətən zəif, alışmayan maddədir. Həqiqətən, uranın metal xüsusiyyətləri onu gümüş və digər həqiqi metallar və qeyri-metallar arasında bir yerə yerləşdirir, ona görə də struktur material kimi istifadə edilmir. Uranın əsas dəyəri onun izotoplarının radioaktiv xüsusiyyətlərində və parçalanma qabiliyyətindədir. Təbiətdə metalın demək olar ki, hamısı (99,27%) 238 U-dan ibarətdir. Qalanları 235 U (0,72%) və 234 U (0,006%) təşkil edir. Bu təbii izotoplardan yalnız 235 U neytron şüalanması ilə birbaşa parçalanır. Lakin, udulmuş zaman 238 U 239 U əmələ gətirir və nəticədə nüvə enerjisi və nüvə silahları üçün böyük əhəmiyyət kəsb edən parçalanan material olan 239 Pu-ya parçalanır. Digər parçalanan izotop, 233 U, 232 Th neytron şüalanması ilə əmələ gələ bilər.

Kristal formaları

Uranın xüsusiyyətləri onun normal şəraitdə belə oksigen və azotla reaksiyaya girməsinə səbəb olur. Daha yüksək temperaturda o, intermetal birləşmələr yaratmaq üçün geniş alaşımlı metallarla reaksiya verir. Digər metallarla bərk məhlulların əmələ gəlməsi elementin atomlarının əmələ gətirdiyi xüsusi kristal strukturlara görə nadirdir. Otaq temperaturu ilə 1132 °C ərimə nöqtəsi arasında uran metalı alfa (α), beta (β) və qamma (γ) kimi tanınan 3 kristal formada mövcuddur. α-dan β vəziyyətinə çevrilmə 668 °C-də və β-dən γ-yə 775 °C-də baş verir. γ-uran bədən mərkəzli kub kristal quruluşa malikdir, β isə tetraqonal kristal quruluşa malikdir. α fazası yüksək simmetrik ortorombik quruluşa malik atom təbəqələrindən ibarətdir. Bu anizotrop təhrif edilmiş quruluş, ərintili metal atomlarının uran atomlarını əvəz etməsinə və ya kristal qəfəsdə aralarındakı boşluğu tutmasına mane olur. Məlum olmuşdur ki, yalnız molibden və niobium bərk məhlullar əmələ gətirir.

filiz

Yer qabığında uranın milyonda 2 hissəsi var ki, bu da onun təbiətdə geniş yayılmasından xəbər verir. Okeanlarda bu kimyəvi elementin 4,5 × 10 9 ton olduğu təxmin edilir. Uran 150-dən çox müxtəlif mineralın mühüm tərkib hissəsidir və digər 50-nin kiçik komponentidir. Maqmatik hidrotermal damarlarda və peqmatitlərdə tapılan ilkin minerallara uranit və onun variantı pitchblend daxildir. Bu filizlərdə element oksidləşmə nəticəsində UO 2 ilə UO 2,67 arasında dəyişə bilən dioksid şəklində olur. Uran mədənlərindən əldə edilən digər iqtisadi əhəmiyyətli məhsullar autunit (hidratlaşdırılmış kalsium uranilfosfat), tobernit (hidratlanmış mis uranilfosfat), tabut (qara hidratlı uran silikat) və karnotitdir (hidratlanmış kalium uranil vanadat).

Məlum olan ucuz uran ehtiyatlarının 90%-dən çoxunun Avstraliya, Qazaxıstan, Kanada, Rusiya, Cənubi Afrika, Niger, Namibiya, Braziliya, Çin, Monqolustan və Özbəkistanda olduğu təxmin edilir. Böyük yataqlar Ontario, Kanadada Huron gölünün şimalında yerləşən Elliot gölünün konqlomerat qaya birləşmələrində və Cənubi Afrikanın Witwatersrand qızıl mədənində tapılır. ABŞ-ın qərbindəki Kolorado Yaylası və Vayominq hövzəsindəki qum birləşmələri də əhəmiyyətli uran ehtiyatlarına malikdir.

İstehsal

Uran filizləri həm səthə yaxın, həm də dərinlikdə (300-1200 m) yataqlarda tapılır. Yeraltında tikişin qalınlığı 30 m-ə çatır.Digər metalların filizlərində olduğu kimi, uran yerüstündə iri torpaqdaşıyan avadanlıqlardan istifadə etməklə hasil edilir, dərin yataqların işlənməsi isə ənənəvi şaquli və maili üsullarla həyata keçirilir. minalar. 2013-cü ildə uran konsentratının dünya istehsalı 70 min ton təşkil edib.Ən məhsuldar uran mədənləri Qazaxıstan (bütün istehsalın 32%-i), Kanada, Avstraliya, Niger, Namibiya, Özbəkistan və Rusiyada yerləşir.

Uran filizləri adətən yalnız kiçik miqdarda uran tərkibli minerallardan ibarətdir və birbaşa pirometallurgiya üsulları ilə əridilmir. Bunun əvəzinə uranın çıxarılması və təmizlənməsi üçün hidrometallurgiya prosedurlarından istifadə edilməlidir. Konsentrasiyanın artırılması emal döngələrindəki yükü əhəmiyyətli dərəcədə azaldır, lakin heç biri yoxdur adi yollar qravitasiya, flotasiya, elektrostatik və hətta əl ilə çeşidləmə kimi faydalı qazıntıların emalı üçün ümumi istifadə edilən zənginləşdirmə tətbiq edilmir. Bir neçə istisna olmaqla, bu üsullar əhəmiyyətli uranın itkisi ilə nəticələnir.

Yanan

Uran filizlərinin hidrometallurgik emalından əvvəl tez-tez yüksək temperaturda kalsinasiya mərhələsi baş verir. Yandırma gili susuzlaşdırır, karbonlu materialları çıxarır, kükürd birləşmələrini zərərsiz sulfatlara oksidləşdirir və sonrakı emallara mane ola biləcək hər hansı digər reduksiyaedici maddələri oksidləşdirir.

Yuyulma

Uran qovrulmuş filizlərdən həm turşu, həm də qələvi sulu məhlullarla çıxarılır. Bütün yuyulma sistemlərinin müvəffəqiyyətlə işləməsi üçün kimyəvi element ya ilkin olaraq daha sabit altıvalent formada olmalıdır, ya da emal zamanı bu vəziyyətə qədər oksidləşməlidir.

Turşu ilə yuyulma adətən filiz və lixiviant qarışığını 4-48 saat ətraf mühitin temperaturunda qarışdırmaqla həyata keçirilir. Xüsusi hallar istisna olmaqla, sulfat turşusu istifadə olunur. 1,5 pH-da son mayeni əldə etmək üçün kifayət qədər miqdarda verilir. Kükürd turşusunun yuyulması sxemləri adətən tetravalent U4+-nı altıvalentli uranilə (UO22+) oksidləşdirmək üçün ya manqan dioksid, ya da xloratdan istifadə edir. Tipik olaraq, U 4+ oksidləşməsi üçün təxminən 5 kq manqan dioksid və ya ton başına 1,5 kq natrium xlorat kifayətdir. Hər iki halda oksidləşmiş uran sulfat turşusu ilə reaksiyaya girərək uranil sulfat kompleksi anion 4- əmələ gətirir.

Tərkibində əhəmiyyətli miqdarda kalsit və ya dolomit kimi əsas minerallar olan filiz 0,5-1 molyar natrium karbonat məhlulu ilə yuyulur. Müxtəlif reagentlər tədqiq və sınaqdan keçirilsə də, uran üçün əsas oksidləşdirici maddə oksigendir. Tipik olaraq, filiz havada atmosfer təzyiqində və 75-80 °C temperaturda spesifikdən asılı olan bir müddət ərzində yuyulur. kimyəvi birləşmə. Qələvi uranla reaksiyaya girərək asanlıqla həll olunan kompleks ion 4- əmələ gətirir.

Turşu və ya karbonatın yuyulması nəticəsində yaranan məhlullar sonrakı emaldan əvvəl aydınlaşdırılmalıdır. Gillərin və digər filiz şlamlarının geniş miqyaslı ayrılması poliakrilamidlər, guar saqqızı və heyvan yapışqanları da daxil olmaqla effektiv flokulyasiya edən maddələrdən istifadə etməklə əldə edilir.

Çıxarma

4 və 4 kompleks ionları müvafiq ion dəyişdirici qatran həlli məhlullarından sorbsiya etmək olar. Sorbsiya və elüsyon kinetikası, hissəcik ölçüsü, dayanıqlığı və hidravlik xüsusiyyətləri ilə xarakterizə olunan bu xüsusi qatranlar sabit yataq, hərəkət edən yataq, səbət qatranı və davamlı qatran kimi müxtəlif emal texnologiyalarında istifadə edilə bilər. Tipik olaraq, sorbasiya edilmiş uranı təmizləmək üçün natrium xlorid və ammonyak və ya nitrat məhlullarından istifadə olunur.

Uran turşulu filiz mayelərindən həlledici ekstraksiya ilə təcrid oluna bilər. Sənayedə alkilfosfor turşuları, həmçinin ikinci və üçüncü alkilaminlər istifadə olunur. Ümumiyyətlə, tərkibində 1 q/l-dən çox uran olan turşu filtratları üçün ion mübadiləsi üsullarına nisbətən həlledici ekstraksiyaya üstünlük verilir. Lakin bu üsul karbonatın yuyulması üçün tətbiq edilmir.

Daha sonra uran nitrat turşusunda həll edilərək uranil nitrat əmələ gətirir, ekstraksiya edilir, kristallaşdırılır və UO 3 trioksidi əmələ gətirmək üçün kalsine edilir. Azaldılmış dioksid UO2 hidrogen flüoridlə reaksiyaya girərək tetafluorid UF4 əmələ gətirir, ondan uran metalı 1300 °C temperaturda maqnezium və ya kalsiumla reduksiya olunur.

Tetraflorid 350 °C-də flüorlaşdırıla bilər ki, UF 6 heksafluoridi əmələ gətirsin, bu da zənginləşdirilmiş uran-235-i qaz diffuziyası, qaz sentrifuqasiyası və ya maye istilik diffuziyası ilə ayırmaq üçün istifadə olunur.

Uran çox tipik aktinid deyil, onun beş valent vəziyyəti məlumdur - 2+ ilə 6+ arasında. Bəzi uran birləşmələri xarakterik rəngə malikdir. Beləliklə, üçvalentli uranın məhlulları qırmızı, dördvalent uranın yaşıl, altıvalentli uranın isə uranil ionu (UO 2) 2+ şəklində mövcuddur - məhlulları sarı rəngə boyanır... Altıvalentli uranın çoxlu üzvi maddələrlə birləşmələr əmələ gətirməsi faktı. kompleksləşdirici maddələr, 92 nömrəli elementin çıxarılması texnologiyası üçün çox vacib olduğu ortaya çıxdı.

Xarakterikdir ki, uran ionlarının xarici elektron qabığı həmişə tam doludur; Valentlik elektronları əvvəlki elektron qatında, 5f alt qabığındadır. Uranı digər elementlərlə müqayisə etsək, plutoniumun ona ən çox bənzədiyi aydın olar. Onların əsas fərqi uranın böyük ion radiusudur. Bundan əlavə, plutonium tetravalent vəziyyətdə, uran isə altıvalent vəziyyətdə ən sabitdir. Bu, onları ayırmağa kömək edir, bu da çox vacibdir: plutonium-239 nüvə yanacağı yalnız urandan, uran-238-in enerji baxımından ballastdan əldə edilir. Plutonium uran kütləsində əmələ gəlir və onları ayırmaq lazımdır!

Ancaq əvvəlcə filizdən başlayaraq uzun bir texnoloji zəncirdən keçən bu çox uranı əldə etməlisiniz. Tipik olaraq çoxkomponentli, uran baxımından zəif filizdir.

Ağır elementin yüngül izotopu

92 nömrəli elementin əldə edilməsi haqqında danışarkən, bir vacib mərhələni qəsdən buraxdıq. Bildiyiniz kimi, bütün uran nüvə zəncirvari reaksiyanı dəstəkləmək iqtidarında deyil. Təbii izotop qarışığının 99,28%-ni təşkil edən Uran-238 buna qadir deyil. Bu səbəbdən, uran-238 plutoniuma çevrilir və uran izotoplarının təbii qarışığı ya ayrılmağa, ya da termal neytronları parçalaya bilən uran-235 izotopu ilə zənginləşdirməyə çalışır.

Uran-235 və uran-238-i ayırmaq üçün bir çox üsullar işlənib hazırlanmışdır. Qaz diffuziya üsulu ən çox istifadə olunur. Onun mahiyyəti ondan ibarətdir ki, iki qazın qarışığı məsaməli arakəsmədən keçərsə, o zaman işıq daha sürətli keçəcəkdir. Hələ 1913-cü ildə F.Aston bu yolla neon izotoplarını qismən ayırmışdı.

Normal şəraitdə ən çox uran birləşmələri olur bərk maddələr və yalnız çox yüksək temperaturda, izotopların ayrılmasının hər hansı incə proseslərindən söhbət gedə bilməyəndə qaz halına çevrilə bilər. Bununla birlikdə, uranın flüor ilə rəngsiz birləşməsi, UF 6 heksaflüorid, artıq 56,5 ° C-də (atmosfer təzyiqində) sublimasiya edir. UF 6 ən uçucu uran birləşməsidir və onun izotoplarını qaz diffuziyası ilə ayırmaq üçün ən uyğundur.

Uran heksaflorid yüksək kimyəvi aktivliyi ilə xarakterizə olunur. Boruların, nasosların, qabların korroziyası, mexanizmlərin yağlanması ilə qarşılıqlı əlaqə - diffuziya qurğularının yaradıcılarının aradan qaldırmalı olduğu çətinliklərin kiçik, lakin təsirli siyahısı. Daha da ciddi çətinliklərlə qarşılaşdıq.

Uran izotoplarının təbii qarışığının flüorlaşdırılması ilə əldə edilən uran heksaflorid, “diffuziya” nöqteyi-nəzərindən çox oxşar molekulyar kütlələrə malik iki qazın qarışığı kimi qəbul edilə bilər - 349 (235+19*6) və 352 (238) +19*6). Molekulyar çəkisinə görə bir qədər fərqlənən qazlar üçün bir diffuziya mərhələsində maksimum nəzəri ayrılma əmsalı cəmi 1,0043-dür. Real şəraitdə bu dəyər daha da azdır. Məlum olub ki, uran-235-in konsentrasiyasını yalnız bir neçə min diffuziya addımının köməyi ilə 0,72-dən 99%-ə qədər artırmaq mümkündür. Buna görə də uran izotop ayırma zavodları bir neçə onlarla hektar ərazini tutur. Fabriklərin ayırma kaskadlarında məsaməli arakəsmələrin sahəsi təxminən eyni miqyasdadır.

Uranın digər izotopları haqqında qısaca

Təbii uran, uran-235 və uran-238-dən başqa, uran-234-ə daxildir. Bu nadir izotopun bolluğu onluq nöqtədən sonra dörd sıfır olan bir ədəd kimi ifadə edilir. Daha əlçatan süni izotop uran-233-dür. Nüvə reaktorunun neytron axınında toriumu şüalandırmaq yolu ilə əldə edilir:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
Nüvə fizikasının bütün qaydalarına görə, uran-233, tək izotop olaraq, istilik neytronları ilə bölünür. Və ən əsası, uran-233 reaktorlarında nüvə yanacağının genişlənmiş reproduksiyası baş verə bilər (və edir). Adi bir termal neytron reaktorunda! Hesablamalar göstərir ki, bir kiloqram uran-233 torium reaktorunda yandıqda, orada 1,1 kq yeni uran-233 toplanmalıdır. Möcüzə və hamısı budur! Bir kiloqram yanacaq yandırdıq, amma yanacağın miqdarı azalmadı.

Ancaq belə möcüzələr yalnız nüvə yanacağı ilə mümkündür.

Termal neytron reaktorlarında uran-torium dövrü sürətli neytron reaktorlarında nüvə yanacağının çoxaldılması üçün uran-plutonium dövrünün əsas rəqibidir... Əslində, yalnız buna görə 90 nömrəli element - torium bir növ kimi təsnif edildi. strateji materialdır.

Uranın digər süni izotopları əhəmiyyətli rol oynamır. Yalnız uran-239-u qeyd etmək lazımdır - uran-238 plutonium-239-un çevrilmə zəncirindəki ilk izotop. Onun yarı ömrü cəmi 23 dəqiqədir.

Kütləvi sayı 240-dan çox olan uranın izotoplarının müasir reaktorlarda formalaşmağa vaxtı yoxdur. Uran-240-ın ömrü çox qısadır və bir neytron tutmağa vaxt tapmadan çürüyür.

Bir termonüvə partlayışının super güclü neytron axınında uran nüvəsi saniyənin milyonda birində 19-a qədər neytron tutmağı bacarır. Bu zaman kütlə sayı 239-dan 257-yə qədər olan uran izotopları yaranır.Onların mövcudluğu uzaq transuran elementlərinin – uranın ağır izotoplarının törəmələrinin – termonüvə partlayışının məhsullarında görünməsindən öyrənilib. "Cinsin yaradıcıları" özləri beta parçalanması üçün çox qeyri-sabitdirlər və partlayışla qarışan qayadan nüvə reaksiyalarının məhsulları çıxarılmazdan çox əvvəl daha yüksək elementlərə keçə bilərlər.

Müasir istilik reaktorları uran-235-i yandırır. Artıq mövcud olan sürətli neytron reaktorlarında ümumi bir izotop olan uran-238 nüvələrinin enerjisi sərbəst buraxılır və əgər enerji həqiqi sərvətdirsə, o zaman uran nüvələri yaxın gələcəkdə bəşəriyyətə fayda verəcəkdir: 92 nömrəli elementin enerjisi varlığımızın əsasına çevrilir.

Uran və onun törəmələrinin yalnız dinc elektrik stansiyalarının nüvə reaktorlarında, yavaş-yavaş, tüstü və alovsuz yanmasını təmin etmək həyati əhəmiyyət kəsb edir.

URANIN BAŞQA BİR MƏNBƏTİ. İndi o, dəniz suyuna çevrilib. Xüsusi sorbentlərdən istifadə etməklə sudan uranın çıxarılması üçün pilot-sənaye qurğuları artıq fəaliyyətdədir: titan oksidi və ya müəyyən reagentlərlə işlənmiş akril lif.

KİM NE KADAR. 80-ci illərin əvvəllərində kapitalist ölkələrində uran istehsalı ildə təqribən 50.000 q idi (U3O-lar baxımından). Bu məbləğin təxminən üçdə biri ABŞ sənayesi tərəfindən təmin edilib. İkinci yerdə Kanada, üçüncü yerdə isə Cənubi Afrika qərarlaşıb. Nigor, Qabon, Namibiya. Avropa ölkələrindən Fransa ən çox uran və onun birləşmələrini istehsal edir, lakin onun payı ABŞ-dan demək olar ki, yeddi dəfə azdır.

QEYRİ-ƏNƏNƏNƏLƏNMİŞ ƏLAQƏLƏR. Uran və plutoniumun kimyasının dəmir kimi ənənəvi elementlərin kimyasından daha yaxşı öyrənilməsi əsassız olmasa da, kimyaçılar hələ də yeni uran birləşmələri kəşf edirlər. Beləliklə, 1977-ci ildə “Radiokimya” jurnalı, XIX cild, №. 6 iki yeni uranil birləşməsini bildirdi. Onların tərkibi MU02(S04)2-SH20-dir, burada M ikivalentli manqan və ya kobalt ionudur. X-şüalarının difraksiya nümunələri göstərirdi ki, yeni birləşmələr iki oxşar duzun qarışığı deyil, ikiqat duzlardır.

Məqalənin məzmunu

URAN, U (uran), Ac, Th, Pa, U və transuran elementlərini (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) ehtiva edən aktinid ailəsinin metal kimyəvi elementi. Uran nüvə silahı və nüvə enerjisində istifadəsinə görə şöhrət qazanmışdır. Uran oksidləri şüşə və keramika rəngləmək üçün də istifadə olunur.

Təbiətdə olmaq.

Yer qabığında uranın miqdarı 0,003% təşkil edir və o, yerin səth qatında dörd növ çöküntü şəklində olur. Birincisi, bunlar uranla çox zəngin, lakin nadir hallarda rast gəlinən uranit və ya uran qatı (uran dioksidi UO 2) damarlarıdır. Onlar radium yataqları ilə müşayiət olunur, çünki radium uranın izotopik parçalanmasının birbaşa məhsuludur. Belə damarlara Zair, Kanada (Böyük Ayı Gölü), Çexiya və Fransada rast gəlinir. Uranın ikinci mənbəyi digər mühüm mineralların filizləri ilə birlikdə torium və uran filizlərinin konqlomeratlarıdır. Konqlomeratlar adətən uran və toriumla əlaqəli elementlər olmaqla, bərpa olunmaq üçün kifayət qədər miqdarda qızıl və gümüş ehtiva edir. Bu filizlərin böyük yataqları Kanada, Cənubi Afrika, Rusiya və Avstraliyada yerləşir. Uranın üçüncü mənbəyi urana əlavə olaraq əhəmiyyətli miqdarda vanadium və digər elementləri ehtiva edən karnotit mineralı (kalium uranil vanadat) ilə zəngin olan çöküntü süxurları və qum daşlarıdır. Belə filizlərə ABŞ-ın qərb ştatlarında rast gəlinir. Dəmir-uran şistləri və fosfat filizləri çöküntünün dördüncü mənbəyini təşkil edir. Zəngin yataqlara İsveçin şistlərində rast gəlinir. Mərakeş və ABŞ-dakı bəzi fosfat filizləri əhəmiyyətli miqdarda uran ehtiva edir və Anqola və Mərkəzi Afrika Respublikasındakı fosfat yataqları uranla daha da zəngindir. Əksər linyitlər və bəzi kömürlər adətən uran çirklərini ehtiva edir. Şimali və Cənubi Dakotada (ABŞ) uranla zəngin linyit yataqları, İspaniya və Çexiyada isə bitumlu kömürlər aşkar edilmişdir.

Açılış.

Uranı 1789-cu ildə alman kimyaçısı M. Klaproth kəşf edib və elementi 8 il əvvəl Uran planetinin kəşfinin şərəfinə adlandırıb. (Klaproth öz dövrünün aparıcı kimyaçısı idi; Ce, Ti və Zr daxil olmaqla başqa elementləri də kəşf etmişdir.) Əslində, Klaprotun əldə etdiyi maddə elementar uran deyil, onun oksidləşmiş forması idi və elementar uran ilk dəfə fransız kimyaçısı E. .Peliqo 1841-ci ildə kəşf edildiyi andan 20-ci əsrə qədər. uranın çoxu olsa da, indiki mənası yox idi fiziki xassələri, və atom kütləsi və sıxlığı müəyyən edilmişdir. 1896-cı ildə A. Bekkerel müəyyən etdi ki, uran duzlarının qaranlıqda foto lövhəsini işıqlandıran şüalanma var. Bu kəşf kimyaçıları radioaktivlik sahəsində araşdırmalara aktivləşdirdi və 1898-ci ildə fransız fizikləri P.Küri və M.Sklodovska-Küri həyat yoldaşları radioaktiv elementlərin polonium və radiumun duzlarını, E.Ruzerford, F.Soddi, K.Fayansları təcrid etdilər. və başqa alimlər müasir nüvə kimyasının və nüvə enerjisinin əsasını qoyan radioaktiv parçalanma nəzəriyyəsini işləyib hazırlamışlar.

Uranın ilk istifadəsi.

Uran duzlarının radioaktivliyi məlum olsa da, bu əsrin birinci üçdə birində onun filizləri yalnız onu müşayiət edən radium almaq üçün istifadə olunurdu və uran arzuolunmaz əlavə məhsul hesab olunurdu. Onun istifadəsi əsasən keramika texnologiyası və metallurgiyada cəmlənmişdir; Uran oksidləri şüşəni solğun sarıdan tünd yaşıl rəngə qədər rəngləmək üçün geniş istifadə olunurdu ki, bu da ucuz şüşə istehsalının inkişafına kömək etdi. Bu gün bu sənayelərin məhsulları ultrabənövşəyi şüalar altında flüoresan kimi müəyyən edilir. Birinci Dünya Müharibəsi zamanı və ondan qısa müddət sonra karbid şəklində uran Mo və W kimi alət poladlarının istehsalında istifadə edilmişdir; 4-8% uran o dövrdə istehsalı məhdud olan volframı əvəz etdi. 1914-1926-cı illərdə alət poladlarını əldə etmək üçün ildə 30%-ə qədər (kütləvi) U olan bir neçə ton ferrouran istehsal edilirdi.Lakin uranın bu istifadəsi uzun sürmədi.

Uranın müasir istifadəsi.

Uran sənayesi 1939-cu ildə, 235 U uran izotopunun parçalanması həyata keçirildikdə formalaşmağa başladı və bu, 1942-ci ilin dekabrında uranın parçalanmasının idarə olunan zəncirvari reaksiyalarının texniki həyata keçirilməsinə səbəb oldu. Bu, atomun yaşının doğulması idi. , uran əhəmiyyətsiz elementdən ən çox elementə çevriləndə mühüm elementlər cəmiyyətin həyatında. Atom bombasının istehsalı üçün uranın hərbi əhəmiyyəti və nüvə reaktorlarında yanacaq kimi istifadə olunması urana tələbatın astronomik dərəcədə artmasına səbəb olmuşdur. Böyük Ayı gölündə (Kanada) çöküntülərin tarixinə əsaslanan uran tələbatının artımının xronologiyası maraqlıdır. 1930-cu ildə bu göldə uran oksidlərinin qarışığı olan qatran qarışığı aşkar edilmiş, 1932-ci ildə bu ərazidə radium təmizləmə texnologiyası yaradılmışdır. Hər ton filizdən (qatran qarışığından) 1 q radium və yarım tona yaxın əlavə məhsul olan uran konsentratı əldə edilmişdir. Lakin radium az idi və onun çıxarılması dayandırıldı. 1940-1942-ci illərdə işlənmə bərpa edildi və uran filizi ABŞ-a göndərilməyə başladı. 1949-cu ildə bəzi təkmilləşdirmələrlə oxşar uranın təmizlənməsi saf UO 2 əldə etmək üçün istifadə edilmişdir. Bu istehsal artıb və hazırda ən böyük uran istehsalı müəssisələrindən biridir.

Xüsusiyyətlər.

Uran təbiətdə tapılan ən ağır elementlərdən biridir. Saf metal çox sıx, çevik, aşağı elektrik keçiriciliyi ilə elektropozitiv və yüksək reaktivdir.

Uranın üç allotropik modifikasiyası var: a-uran (ortoromb kristal hüceyrə), otaq temperaturundan 668 ° C-ə qədər olan diapazonda mövcuddur; b-uran (tetraqonal tipli mürəkkəb kristal qəfəs), 668–774°C aralığında sabit; g-uran (bədən mərkəzli kub kristal qəfəs), 774°C-dən ərimə nöqtəsinə (1132°C) qədər sabitdir. Uranın bütün izotopları qeyri-sabit olduğundan onun bütün birləşmələri radioaktivlik nümayiş etdirir.

Uranın izotopları

238 U, 235 U, 234 U təbiətdə 99,3:0,7:0,0058 nisbətində, 236 U isə iz miqdarda olur. 226 U-dan 242 U-ə qədər olan uranın bütün digər izotopları süni yolla əldə edilir. 235 U izotopu xüsusilə vacibdir. Yavaş (termal) neytronların təsiri altında çox böyük enerji buraxaraq bölünür. 235 U-un tam parçalanması 2H 10 7 kWh h/kq “istilik enerjisi ekvivalentinin” buraxılması ilə nəticələnir. 235 U-nun parçalanması yalnız böyük miqdarda enerji istehsal etmək üçün deyil, həm də digər vacib aktinid elementlərini sintez etmək üçün istifadə edilə bilər. Təbii izotop uran nüvə reaktorlarında 235 U-nun parçalanması nəticəsində yaranan neytronları istehsal etmək üçün istifadə oluna bilər, zəncirvari reaksiya ilə tələb olunmayan artıq neytronlar isə başqa bir təbii izotop tərəfindən tutularaq plutonium istehsalı ilə nəticələnə bilər:

238 U sürətli neytronlarla bombalandıqda aşağıdakı reaksiyalar baş verir:

Bu sxemə görə, ən çox yayılmış izotop 238 U, 235 U kimi, yavaş neytronların təsiri altında parçalanmağa qadir olan plutonium-239-a çevrilə bilər.

Hazırda alınıb böyük rəqəm uranın süni izotopları. Onların arasında 233 U xüsusilə diqqətəlayiqdir, çünki yavaş neytronlarla qarşılıqlı əlaqədə olduqda da parçalanır.

Uranın bəzi digər süni izotopları kimyəvi və fiziki tədqiqatlarda tez-tez radioaktiv izləyicilər kimi istifadə olunur; bu hər şeydən əvvəl b- emitent 237 U və a- emitent 232 U.

Əlaqələr.

Yüksək reaktiv metal olan uran +3-dən +6-ya qədər oksidləşmə vəziyyətinə malikdir, aktivlik sırasına görə beriliyə yaxındır, bütün qeyri-metallarla qarşılıqlı əlaqədə olur və Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg ilə intermetal birləşmələr əmələ gətirir. , Mg, Ni, Pb, Sn və Zn. İncə doğranmış uran xüsusilə reaktivdir və 500 ° C-dən yuxarı temperaturda tez-tez uran hidridinə xas olan reaksiyalara girir. Kütləvi uran və ya qırıntılar 700-1000 ° C-də parlaq şəkildə yanır və uran buxarı artıq 150-250 ° C-də yanır; uran 200-400 ° C-də HF ilə reaksiyaya girərək UF 4 və H 2 əmələ gətirir. Uran konsentratlaşdırılmış HF və ya H 2 SO 4 və 85% H 3 PO 4-də hətta 90 ° C-də yavaş-yavaş həll olunur, lakin konsentrasiya ilə asanlıqla reaksiya verir. HCl və HBr və ya HI ilə daha az aktivdir. Uranın seyreltilmiş və konsentratlaşdırılmış HNO 3 ilə ən aktiv və sürətli reaksiyaları uranil nitratın əmələ gəlməsi ilə baş verir ( aşağıya baxın). HCl-nin iştirakı ilə uran üzvi turşularda tez həll olunur və üzvi U4+ duzlarını əmələ gətirir. Oksidləşmə dərəcəsindən asılı olaraq uran bir neçə növ duz əmələ gətirir (onlardan ən əhəmiyyətlisi U 4+ ilə, onlardan biri UCl 4 asanlıqla oksidləşən yaşıl duzdur); UO 2 (NO 3) 2 tipli uranil duzları (radikal UO 2 2+) sarı rəngdədir və yaşıl floresan rəngdədir. Uranil duzları amfoter oksid UO 3 (sarı rəng) turşulu mühitdə həll edilərək əmələ gəlir. Qələvi mühitdə UO 3 Na 2 UO 4 və ya Na 2 U 2 O 7 kimi uranatlar əmələ gətirir. Sonuncu birləşmə (“sarı uranil”) çini şirlərinin istehsalı və flüoresan şüşələrin istehsalında istifadə olunur.

Uran halogenidləri 1940-1950-ci illərdə geniş şəkildə öyrənilmişdir, çünki onlar atom bombası və ya nüvə reaktoru üçün uran izotoplarının ayrılması üsullarını hazırlamaq üçün istifadə edilmişdir. Uran trifluorid UF 3, UF 4-ün hidrogenlə reduksiya edilməsi yolu ilə, uran tetraflorid UF 4 isə müxtəlif üsullarla HF-nin UO 3 və ya U 3 O 8 kimi oksidlərlə reaksiyaları və ya uranil birləşmələrinin elektrolitik reduksiyası ilə əldə edilir. Uran heksafluorid UF 6, U və ya UF 4-ün elementar flüorla flüorlaşdırılması və ya UF 4-ə oksigenin təsiri ilə əldə edilir. Heksafluorid 64 ° C-də (1137 mm Hg) yüksək refraktiv indeksə malik şəffaf kristallar əmələ gətirir; birləşmə uçucudur (normal təzyiq altında 56,54 ° C-də süblimləşir). Uran oksohalidləri, məsələn, oksofloridlər, UO 2 F 2 (uranil flüorid), UOF 2 (uran oksidi difluorid) tərkibinə malikdir.

İraqın BMT-dəki səfirinin mesajında Məhəmməd Əli əl-Həkim iyulun 9-da İŞİD ekstremistlərinin (İraq Şam İslam Dövləti) ixtiyarında olduğu deyilir. MAQATE (Beynəlxalq Atom Enerjisi Agentliyi) İraqın əvvəllər istifadə etdiyi nüvə maddələrinin aşağı zəhərli xüsusiyyətlərə malik olduğunu və buna görə də islamçılar tərəfindən ələ keçirilən materialları bəyan etməyə tələsdi.

Vəziyyətlə tanış olan ABŞ hökumətindəki mənbə Reuters agentliyinə deyib ki, yaraqlılar tərəfindən oğurlanan uran çox güman ki, zənginləşdirilməyib və buna görə də nüvə silahı hazırlamaq üçün istifadə oluna bilməyəcək. “RİA Novosti” xəbər verir ki, İraq hakimiyyəti bu hadisə ilə bağlı BMT-yə rəsmi məlumat verib və onları “istifadə təhlükəsinin qarşısını almağa” çağırıb.

Uran birləşmələri son dərəcə təhlükəlidir. AiF.ru konkret olaraq nədən, eləcə də kimin və necə nüvə yanacağını istehsal edə biləcəyindən danışır.

Uran nədir?

Uran atom nömrəsi 92 olan kimyəvi elementdir, gümüşü-ağ parlaq metaldır, dövri cədvəldə U simvolu ilə təyin olunur. Təmiz formada poladdan bir qədər yumşaqdır, çevikdir, çevikdir, yer qabığında (litosferdə) tapılır. ) və dəniz suyunda və təmiz formada praktiki olaraq baş vermir. Nüvə yanacağı uran izotoplarından hazırlanır.

Uran ağır, gümüşü-ağ, parlaq metaldır. Foto: Commons.wikimedia.org / Orijinal yükləyici en.wikipedia-da Zxctypo idi.

Uranın radioaktivliyi

1938-ci ildə alman fiziklər Otto Hahn və Fritz Strassmann uran nüvəsini neytronlarla şüalandırdı və bir kəşf etdi: sərbəst neytron tutaraq, uran izotop nüvəsi parçalanır və fraqmentlərin və radiasiyanın kinetik enerjisi hesabına çox böyük enerji buraxır. 1939-1940-cı illərdə Yuli Xariton Və Yakov Zeldoviç ilk dəfə nəzəri olaraq izah etdi ki, təbii uranın uran-235 ilə azca zənginləşdirilməsi ilə atom nüvələrinin fasiləsiz parçalanmasına şərait yaratmaq, yəni prosesə zəncirvari xarakter vermək olar.

Zənginləşdirilmiş uran nədir?

Zənginləşdirilmiş uran istifadə edərək istehsal olunan urandır uranda 235U izotopunun payının artırılmasının texnoloji prosesi. Nəticədə təbii uran zənginləşdirilmiş uran və tükənmiş urana bölünür. Təbii urandan 235U və 234U çıxarıldıqdan sonra qalan material (uran-238) 235 izotopunda tükəndiyi üçün "tükənmiş uran" adlanır. Bəzi hesablamalara görə, ABŞ-da təxminən 560.000 ton tükənmiş uran heksaflorid (UF6) var. Tükənmiş uran təbii uranın yarısı qədər radioaktivdir, əsasən ondan 234U-nun çıxarılması səbəbindən. Uranın əsas istifadəsi enerji istehsalı olduğundan, tükənmiş uran aşağı iqtisadi dəyəri olan az istifadə olunan məhsuldur.

Nüvə enerjisində yalnız zənginləşdirilmiş uran istifadə olunur. Ən çox istifadə edilən uranın izotopu 235U-dur ki, burada öz-özünə davam edən nüvə zəncirvari reaksiya mümkündür. Buna görə də bu izotop nüvə reaktorlarında və nüvə silahlarında yanacaq kimi istifadə olunur. U235 izotopunun təbii urandan təcrid edilməsi bir çox ölkənin həyata keçirə bilməyəcəyi mürəkkəb texnologiyadır. Uranın zənginləşdirilməsi atom nüvə silahlarının - birfazalı və ya birpilləli partlayıcı qurğuların istehsalına imkan verir ki, burada əsas enerji çıxışı daha yüngül elementlər yaratmaq üçün ağır nüvələrin parçalanmasının nüvə reaksiyasından gəlir.

Toriumdan reaktorlarda süni şəkildə istehsal olunan uran-233 (torium-232 neytron tutur və torium-233-ə çevrilir, protaktinium-233-ə, sonra isə uran-233-ə çevrilir) gələcəkdə nüvə enerjisi üçün ümumi nüvə yanacağı ola bilər. bitkilər (artıq bu nuklidi yanacaq kimi istifadə edən reaktorlar var, məsələn Hindistanda KAMINI) və istehsal atom bombaları(kritik kütlə təxminən 16 kq).

Təxminən 20 mm diametrli 30 mm çaplı mərminin (A-10 təyyarəsinin GAU-8 silahı) nüvəsi tükənmiş urandan hazırlanır. Foto: Commons.wikimedia.org / Orijinal yükləyici en.wikipedia saytında Nrcprm2026 idi

Zənginləşdirilmiş uran hansı ölkələr istehsal edir?

• Fransa
• Almaniya
• Hollandiya
• İngiltərə
• Yaponiya
• Rusiya
• Çin
• Pakistan
• Braziliya

Dünya uran istehsalının 94%-ni istehsal edən 10 ölkə. Foto: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Uran birləşmələri niyə təhlükəlidir?

Uran və onun birləşmələri zəhərlidir. Uran və onun birləşmələrinin aerozolları xüsusilə təhlükəlidir. Suda həll olunan uran birləşmələrinin aerozolları üçün havada icazə verilən maksimal konsentrasiya (MPC) 0,015 mq/m³, uranın həll olunmayan formaları üçün MAC 0,075 mq/m³ təşkil edir. Uran bədənə daxil olduqda, ümumi hüceyrə zəhəri olmaqla bütün orqanlara təsir göstərir. Uran, bir çox digər ağır metallar kimi, demək olar ki, geri dönməz şəkildə zülallara, ilk növbədə amin turşularının sulfid qruplarına bağlanır və onların funksiyasını pozur. Uranın molekulyar təsir mexanizmi onun ferment aktivliyini boğmaq qabiliyyəti ilə bağlıdır. Böyrəklər ilk növbədə təsirlənir (sidikdə protein və şəkər görünür, oliquriya). Xroniki intoksikasiya ilə hematopoez və sinir sisteminin pozğunluqları mümkündür.

Uranın dinc məqsədlər üçün istifadəsi

• Kiçik bir uranın əlavə edilməsi şüşəyə gözəl sarı-yaşıl rəng verir.
• Natrium uran rəngkarlıqda sarı piqment kimi istifadə olunur.
• Uran birləşmələri çini üzərində rəngləmə və keramika şirləri və minaları üçün boya kimi istifadə olunurdu (oksidləşmə dərəcəsindən asılı olaraq sarı, qəhvəyi, yaşıl və qara rənglərlə boyanır).
• 20-ci əsrin əvvəllərində uranil nitrat neqativləri və pozitivləri (fotoqrafik izləri) qəhvəyi rəngi artırmaq üçün geniş istifadə olunurdu.
• Dəmir və tükənmiş uranın ərintiləri (uran-238) güclü maqnitostriktiv materiallar kimi istifadə olunur.

İzotop, eyni atom (sıra) nömrəsi olan, lakin müxtəlif kütlə nömrələrinə malik olan kimyəvi elementin müxtəlif atomlarıdır.

Aktinidlərə aid olan dövri sistemin III qrupunun elementi; ağır, bir qədər radioaktiv metal. Torium bəzən əvəzedilməz rol oynadığı bir sıra tətbiqlərə malikdir. Bu metalın elementlərin dövri cədvəlindəki mövqeyi və nüvənin quruluşu onun atom enerjisindən dinc məqsədlərlə istifadəsi sahəsində istifadəsini əvvəlcədən müəyyənləşdirdi.

*** Oliquriya (yunan dilindən oliqos - kiçik və Ouron - sidik) - böyrəklər tərəfindən ifraz olunan sidik miqdarının azalması.

URAN (kimyəvi element) URAN (kimyəvi element)

URAN (lat. Uranium), U (“uran” oxuyun), atom nömrəsi 92, atom kütləsi 238.0289 olan radioaktiv kimyəvi element. Aktinoid. Təbii uran üç izotopun qarışığından ibarətdir: 238 U, 99,2739%, yarı ömrü ilə T 1/2 = 4,51 10 9 il, 235 U, 0,7024%, yarı ömrü ilə T 1/2 = 7,13 10 8 il, 234 U, 0,0057%, yarı ömrü ilə T 1/2 = 2,45 10 5 il. 238 U (uran-I, UI) və 235 U (aktinouranium, AcU) radioaktiv seriyanın yaradıcılarıdır. Kütləvi nömrələri 227-240 olan süni şəkildə istehsal olunan 11 radionukliddən uzunömürlü 233 U ( T 1/2 = 1,62 10 5 il), toriumun neytron şüalanması ilə əldə edilir. (santimetr. TORİUM).
Üç xarici elektron təbəqənin konfiqurasiyası 5 s 2 səh 6 d 10 f 3 6s 2 səh 6 d 1 7 s 2 , urana aiddir f-elementlər. Elementlərin dövri cədvəlinin 7-ci dövründə IIIB qrupunda yerləşir. Birləşmələrdə +2, +3, +4, +5 və +6 oksidləşmə vəziyyətini, II, III, IV, V və VI valentliklərini nümayiş etdirir.
Neytral uran atomunun radiusu 0,156 nm, ionların radiusu: U 3 + - 0,1024 nm, U 4 + - 0,089 nm, U 5 + - 0,088 nm və U 6+ - 0,083 nm. Atomun ardıcıl ionlaşma enerjiləri 6,19, 11,6, 19,8, 36,7 eV-dir. Paulingə görə elektronmənfilik (santimetr. PAULİNQ Linus) 1,22.
Kəşf tarixi
Uran 1789-cu ildə alman kimyaçısı M. G. Klaproth tərəfindən kəşf edilmişdir (santimetr. KLAPROT Martin Heinrich)"qatran qarışığı" mineralını öyrənərkən. O, V.Herşelin kəşf etdiyi Uran planetinin şərəfinə adlandırılmışdır (santimetr. HERSCHEL) 1781-ci ildə. Metalik vəziyyətdə uran 1841-ci ildə fransız kimyaçısı E. Peliqot tərəfindən əldə edilmişdir. (santimetr. PELIGOT Eugene Melchior) kalium metal ilə UCl 4 azaldarkən. Uranın radioaktiv xüsusiyyətləri 1896-cı ildə fransız A.Bekkerel tərəfindən aşkar edilmişdir. (santimetr. BECQUEREL Antoine Henri).
Əvvəlcə uranın atom kütləsi 116 idi, lakin 1871-ci ildə D. I. Mendeleyev (santimetr. MENDELEEV Dmitri İvanoviç) Mən belə qənaətə gəldim ki, ikiqat artırılmalıdır. Atom nömrələri 90-dan 103-ə qədər olan elementlərin kəşfindən sonra amerikalı kimyaçı Q.Siborq (santimetr. SEABORG Glenn Theodore) belə nəticəyə gəldi ki, bu elementlər (aktinidlər) (santimetr. Aktinoidlər) Onu dövri cədvəldə 89 nömrəli aktinium elementi ilə eyni xanada yerləşdirmək daha düzgündür. Bu tənzimləmə aktinidlərin 5-in tamamlanması ilə əlaqədardır f- elektron alt səviyyə.
Təbiətdə olmaq
Uran yer qabığının qranit təbəqəsi və çöküntü qabığı üçün xarakterik elementdir. Yer qabığının tərkibi 2,5·10 -4% çəki təşkil edir. Dəniz suyunda uranın konsentrasiyası 10 -9 q/l-dən azdır, ümumilikdə dəniz suyunda 10 9-10 10 ton uran var. Uran yer qabığında sərbəst formada tapılmır. 100-ə yaxın uran mineralı məlumdur, bunlardan ən mühümləri pitchblende U 3 O 8 və uranitdir. (santimetr. URANINIT)(U,Th)O 2, uran qatran filizi (tərkibində dəyişkən tərkibli uran oksidləri var) və tuyamunit Ca[(UO 2) 2 (VO 4) 2 ] 8H 2 O.
Qəbz
Uran 0,05-0,5% U olan uran filizlərindən alınır. Uranın çıxarılması konsentrat istehsalı ilə başlayır. Filizlər sulfat, azot turşuları və ya qələvi məhlulları ilə yuyulur. Yaranan məhlul həmişə digər metalların çirklərini ehtiva edir. Uranı onlardan ayırarkən onların redoks xassələrindəki fərqlərdən istifadə edilir. Redoks prosesləri ion mübadiləsi və ekstraksiya prosesləri ilə birləşdirilir.
Yaranan məhluldan uran metalotermik üsulla oksid və ya tetraflorid UF 4 şəklində çıxarılır:
UF 4 + 2Mg = 2MgF 2 + U
Yaranan uranın tərkibində az miqdarda bor çirkləri var (santimetr. BOR (kimyəvi element)), kadmium (santimetr. KADMIUM) və bəzi digər elementlər, sözdə reaktor zəhərləri. Nüvə reaktorunun istismarı zamanı yaranan neytronları udaraq, uranı nüvə yanacağı kimi istifadə üçün yararsız hala gətirirlər.
Çirklərdən xilas olmaq üçün uran metalı həll olunur azot turşusu, uranil nitrat UO 2 (NO 3) 2 əldə etmək. Uranil nitrat tributil fosfat ilə sulu məhluldan çıxarılır. Ekstraktdan təmizlənmə məhsulu yenidən uran oksidinə və ya tetrafloridə çevrilir, ondan yenidən metal alınır.
Uranın bir hissəsi işlənmiş nüvə yanacağını reaktorda bərpa etməklə əldə edilir. Bütün uranın bərpası əməliyyatları uzaqdan həyata keçirilir.
Fiziki və kimyəvi xassələri
Uran gümüşü-ağ parlaq metaldır. Uran metalı üç allotropik formada mövcuddur (santimetr. ALLOTROPİYA) dəyişikliklər. Ortoromb şəbəkəli a-modifikasiyası 669°C-ə qədər sabitdir, parametrlər A= 0.2854nm, V= 0,5869 nm və ilə= 0,4956 nm, sıxlıq 19,12 kq/dm3. 669°C-dən 776°C-ə qədər tetraqonal şəbəkə ilə b-modifikasiyası sabitdir (parametrlər A= 1,0758 nm, ilə= 0,5656 nm). Kub bədən mərkəzli qəfəs ilə g-modifikasiyası 1135°C ərimə temperaturuna qədər sabitdir ( A= 0,3525 nm). Qaynama nöqtəsi 4200 ° C.
Uran metalının kimyəvi aktivliyi yüksəkdir. Havada bir oksid filmi ilə örtülür. Toz uran piroforikdir, uranın yanması və onun bir çox birləşmələrinin havada termal parçalanması zamanı uran oksidi U 3 O 8 əmələ gəlir. Bu oksid hidrogen atmosferində qızdırılırsa (santimetr. HİDROGEN) 500°C-dən yuxarı temperaturda uran dioksidi UO 2 əmələ gəlir:
U 3 O 8 + H 2 = 3UO 2 + 2H 2 O
Uranil nitrat UO 2 (NO 3) 2 500 ° C-də qızdırılırsa, parçalanan zaman uran trioksid UO 3 əmələ gətirir. Stokiometrik tərkibli UO 2, UO 3 və U 3 O 8 uran oksidləri ilə yanaşı, U 4 O 9 tərkibli uran oksidi və bir neçə metastabil oksidlər və dəyişkən tərkibli oksidlər məlumdur.
Uran oksidləri digər metalların oksidləri ilə birləşdirildikdə uranatlar əmələ gəlir: K 2 UO 4 (kalium uranat), CaUO 4 (kalsium uranat), Na 2 U 2 O 7 (natrium diuranat).
Halojenlərlə qarşılıqlı əlaqə (santimetr. HALOGEN), uran uran halidləri istehsal edir. Onların arasında UF 6 heksafluorid, hətta aşağı istilikdə (40-60°C) asanlıqla sublimləşən və su ilə eyni dərəcədə asanlıqla hidrolizləşən sarı kristal maddədir. Uran heksafluorid UF 6 ən böyük praktik əhəmiyyətə malikdir. Uran metalını, uran oksidlərini və ya UF 4-ü flüor və ya flüorlaşdırıcı maddələrlə BrF 3, CCl 3 F (Freon-11) və ya CCl 2 F 2 (Freon-12) ilə reaksiyaya salmaqla əldə edilir:
U 3 O 8 + 6CCl 2 F 2 = UF 4 + 3COCl 2 + CCl 4 + Cl 2
UF 4 + F 2 = UF 6
və ya
U 3 O 8 + 9F 2 = 3UF 6 + 4O 2
Uranın +3, +4, +5 və +6 oksidləşmə dərəcələrinə uyğun gələn flüoridlər və xloridlər məlumdur. Uran bromidləri UBr 3, UBr 4 və UBr 5, həmçinin uran yodidləri UI 3 və UI 4 əldə edilmişdir. UO 2 Cl 2 UOCl 2 və başqaları kimi uran oksihalidləri sintez edilmişdir.
Uranın hidrogenlə qarşılıqlı əlaqəsi zamanı yüksək kimyəvi aktivliyə malik olan uran hidridi UH 3 əmələ gəlir. Qızdırıldıqda hidrid parçalanır, hidrogen və toz uran əmələ gətirir. Uran borla sinterləndikdə, reagentlərin molyar nisbətindən və proses şəraitindən asılı olaraq, UB 2, UB 4 və UB 12 boridləri meydana çıxır.
Karbon ilə (santimetr. KARBON) uran üç karbid UC, U 2 C 3 və UC 2 əmələ gətirir.
Uranın silisiumla qarşılıqlı təsiri (santimetr. SİLİKON) U 3 Si, U 3 Si 2, USi, U 3 Si 5, USi 2 və U 3 Si 2 silisidləri alınmışdır.
Uran nitridləri (UN, UN 2, U 2 N 3) və uran fosfidləri (UP, U 3 P 4, UP 2) alınmışdır. Kükürd ilə (santimetr. Kükürd) uran bir sıra sulfidlər əmələ gətirir: U 3 S 5, US, US 2, US 3 və U 2 S 3.
Uran metalı HCl və HNO 3-də həll olur və H 2 SO 4 və H 3 PO 4 ilə yavaş-yavaş reaksiya verir. Tərkibində uranil kation UO 2 2+ olan duzlar əmələ gəlir.
Sulu məhlullarda uran birləşmələri +3 ilə +6 arasında oksidləşmə vəziyyətində olur. U(IV)/U(III) cütünün standart oksidləşmə potensialı - 0,52 V, U(V)/U(IV) cütü 0,38 V, U(VI)/U(V) cütü 0,17 V, U(VI)/ cütü U(IV) 0,27. U 3+ ionu məhlulda qeyri-sabitdir, U 4+ ionu hava olmadıqda sabitdir. UO 2+ katyonu qeyri-sabitdir və məhlulda U 4+ və UO 2 2+ ilə qeyri-mütənasib olur. U 3+ ionları xarakterik qırmızı rəngə, U 4+ ionları yaşıl rəngə, UO 2 2+ ionları isə sarı rəngə malikdir.
Məhlullarda uran birləşmələri +6 oksidləşmə vəziyyətində ən sabitdir. Məhlullarda olan bütün uran birləşmələri hidroliz və kompleks əmələ gəlməyə meyllidir, ən güclü şəkildə - U 4+ və UO 2 2+ kationlarıdır.
Ərizə
Uran metalı və onun birləşmələri ilk növbədə nüvə reaktorlarında nüvə yanacağı kimi istifadə olunur. Atom elektrik stansiyalarının stasionar reaktorlarında uran izotoplarının az zənginləşdirilmiş qarışığından istifadə olunur. Məhsul yüksək dərəcə zənginləşdirmə - sürətli neytronlarda işləyən nüvə reaktorlarında. 235 U nüvə silahlarında nüvə enerjisinin mənbəyidir. 238 U ikinci dərəcəli nüvə yanacağı - plutonium mənbəyi kimi xidmət edir.
Fizioloji fəaliyyət
Bitkilərin, heyvanların və insanların toxumalarında mikromiqdarlarda (10 -5 -10 -8%) olur. Ən çox bəzi göbələklər və yosunlar tərəfindən toplanır. Uran birləşmələri mədə-bağırsaq traktında (təxminən 1%), ağciyərlərdə - 50% udulur. Bədəndəki əsas depolar: dalaq, böyrəklər, skelet, qaraciyər, ağciyərlər və bronxopulmoner limfa düyünləri. İnsan və heyvanların orqan və toxumalarında tərkibi 10-7 q-dan çox deyil.
Uran və onun birləşmələri çox zəhərlidir. Uran və onun birləşmələrinin aerozolları xüsusilə təhlükəlidir. Suda həll olunan uran birləşmələrinin aerozolları üçün havada MPC 0,015 mq/m3, uranın həll olunmayan formaları üçün MPC 0,075 mq/m3 təşkil edir. Uran bədənə daxil olduqda, ümumi hüceyrə zəhəri olmaqla bütün orqanlara təsir göstərir. Uranın molekulyar təsir mexanizmi onun ferment aktivliyini boğmaq qabiliyyəti ilə bağlıdır. Böyrəklər ilk növbədə təsirlənir (sidikdə protein və şəkər görünür, oliquriya). Xroniki intoksikasiya ilə hematopoez və sinir sisteminin pozğunluqları mümkündür.

ensiklopedik lüğət. 2009 .

Digər lüğətlərdə "URAN (kimyəvi element)" nə olduğuna baxın:

U (Uran, uran; O = 16 atom ağırlığında U = 240) ən yüksək atom çəkisi olan element; Atom ağırlığında bütün elementlər hidrogen və uran arasındadır. Bu, dövri cədvəlin VI qrupunun metal alt qrupunun ən ağır üzvüdür (bax: Xrom, ... ... Ensiklopedik lüğət F.A. Brockhaus və İ.A. Efron

Uran (U) Atom nömrəsi 92 Sadə maddənin görünüşü Atomun xassələri Atom kütləsi (molyar kütlə) 238.0289 a. e.m (q/mol) ... Vikipediya

Uran (lat. Uranium), Mendeleyevin dövri sisteminin III qrupunun radioaktiv kimyəvi elementi U, aktinidlər ailəsinə aiddir, atom nömrəsi 92, atom kütləsi 238,029; Metal. Təbii U. üç izotopun qarışığından ibarətdir: 238U √ 99,2739%... ... Böyük Sovet Ensiklopediyası

Uran (kimyəvi element)- URAN, U, dövri sistemin III qrupunun radioaktiv kimyəvi elementi, atom nömrəsi 92, atom kütləsi 238,0289; aktinidlərə aiddir; metal, ərimə nöqtəsi 1135 ° C. Uran nüvə enerjisinin əsas elementidir (nüvə yanacağı),... ... Təsvirli Ensiklopedik Lüğət Vikipediya

- (Yunan uran səması). 1) göy tanrısı, Saturnun atası, tanrıların ən qədimi, yunanca. mifol. 2) saf vəziyyətdə gümüşü yarpaqların görünüşünə malik olan nadir metal. 3) 1781-ci ildə Herşel tərəfindən kəşf edilmiş böyük planet. Xarici sözlərin lüğəti ... ... Rus dilinin xarici sözlərin lüğəti

Uran:* Uran (mifologiya) qədim yunan tanrısı. Qayanın oğlu * Uran (planet) Günəş sisteminin planeti * Uran (musiqi aləti) qədim türk və qazax nəfəs aləti * Uran (element) kimyəvi elementi * Əməliyyat ... ... Wikipedia

- (Uran), U, dövri sistemin III qrupunun radioaktiv kimyəvi elementi, atom nömrəsi 92, atom kütləsi 238,0289; aktinidlərə aiddir; metal, ərimə temperaturu 1135shC. Uran nüvə enerjisinin əsas elementidir (nüvə yanacağı),... ... Müasir ensiklopediya