Uranio impoverito. Elemento chimico uranio: proprietà, caratteristiche, formula. Estrazione e utilizzo dell'uranio Come viene designato l'uranio in chimica

L'uranio è un elemento chimico della famiglia degli attinidi con numero atomico 92. È il combustibile nucleare più importante. La sua concentrazione nella crosta terrestre è di circa 2 parti per milione. Importanti minerali di uranio includono l'ossido di uranio (U 3 O 8), l'uraninite (UO 2), la carnotite (uranile vanadato di potassio), l'otenite (uranile fosfato di potassio) e la torbernite (uranile fosfato di rame idrato). Questi e altri minerali di uranio sono fonti di combustibile nucleare e contengono molte volte più energia di tutti i depositi di combustibili fossili recuperabili conosciuti. 1 kg di uranio 92 U fornisce la stessa energia di 3 milioni di kg di carbone.

Storia della scoperta

L'elemento chimico uranio è un metallo denso e duro di colore bianco-argenteo. È duttile, malleabile e lucidabile. Nell'aria, il metallo si ossida e, se schiacciato, si accende. Conduce l'elettricità relativamente male. La formula elettronica dell'uranio è 7s2 6d1 5f3.

Sebbene l'elemento sia stato scoperto nel 1789 dal chimico tedesco Martin Heinrich Klaproth, che gli diede il nome del pianeta Urano recentemente scoperto, il metallo stesso fu isolato nel 1841 dal chimico francese Eugene-Melchior Peligot mediante riduzione dal tetracloruro di uranio (UCl 4) con potassio.

Radioattività

Creazione tavola periodica Il chimico russo Dmitri Mendeleev nel 1869 si concentrò sull'uranio come l'elemento più pesante conosciuto, che rimase fino alla scoperta del nettunio nel 1940. Nel 1896, il fisico francese Henri Becquerel scoprì in esso il fenomeno della radioattività. Questa proprietà è stata successivamente riscontrata in molte altre sostanze. È ormai noto che l'uranio, radioattivo in tutti i suoi isotopi, è costituito da una miscela di 238 U (99,27%, emivita - 4.510.000.000 di anni), 235 U (0,72%, emivita - 713.000.000 di anni) e 234 U (0,006 %, emivita - 247.000 anni). Ciò consente, ad esempio, di determinare l'età delle rocce e dei minerali per studiare i processi geologici e l'età della Terra. Per fare ciò, misurano la quantità di piombo, che è il prodotto finale del decadimento radioattivo dell'uranio. In questo caso 238 U è l'elemento iniziale e 234 U è uno dei prodotti. 235 U dà origine alla serie di decadimento dell'attinio.

Scoperta di una reazione a catena

L'elemento chimico uranio divenne oggetto di vasto interesse e di studi intensivi dopo che i chimici tedeschi Otto Hahn e Fritz Strassmann scoprirono in esso la fissione nucleare alla fine del 1938 quando fu bombardato con neutroni lenti. All'inizio del 1939, il fisico italo-americano Enrico Fermi suggerì che tra i prodotti della fissione atomica potessero esserci particelle elementari capaci di generare una reazione a catena. Nel 1939, i fisici americani Leo Szilard e Herbert Anderson, così come il chimico francese Frederic Joliot-Curie e i loro colleghi confermarono questa previsione. Studi successivi hanno dimostrato che, in media, vengono rilasciati 2,5 neutroni durante la fissione di un atomo. Queste scoperte portarono alla prima reazione nucleare a catena autosufficiente (02/12/1942), alla prima bomba atomica (16/07/1945), al suo primo utilizzo in guerra (06/08/1945), al primo sottomarino nucleare ( 1955) e la prima centrale nucleare su vasta scala (1957).

Stati di ossidazione

L'elemento chimico uranio, essendo un forte metallo elettropositivo, reagisce con l'acqua. Si dissolve negli acidi, ma non negli alcali. Importanti stati di ossidazione sono +4 (come nell'ossido di UO 2, nei tetraalogenuri come UCl 4 e lo ione verde dell'acqua U 4+) e +6 (come nell'ossido di UO 3, nell'esafluoruro di UF 6 e nello ione uranile UO 2 2+ ). In una soluzione acquosa, l'uranio è più stabile nella composizione dello ione uranile, che ha una struttura lineare [O = U = O] 2+. L'elemento ha anche gli stati +3 e +5, ma sono instabili. Red U 3+ si ossida lentamente in acqua, che non contiene ossigeno. Il colore dello ione UO 2+ non è noto perché subisce sproporzione (UO 2+ viene sia ridotto a U 4+ che ossidato a UO 2 2+) anche in soluzioni molto diluite.

Combustibile nucleare

Quando esposto a neutroni lenti, la fissione dell'atomo di uranio avviene nell'isotopo relativamente raro 235 U. Questo è l'unico materiale fissile presente in natura e deve essere separato dall'isotopo 238 U. Tuttavia, dopo l'assorbimento e il decadimento beta negativo, l'uranio -238 si trasforma nell'elemento sintetico plutonio, che viene diviso sotto l'influenza di neutroni lenti. Pertanto, l'uranio naturale può essere utilizzato nei reattori convertitori e autofertilizzanti, in cui la fissione è supportata dal raro 235 U e il plutonio viene prodotto contemporaneamente alla trasmutazione di 238 U. Il fissile 233 U può essere sintetizzato dall'isotopo naturale torio-232 ampiamente diffuso in natura per l'uso come combustibile nucleare. L'uranio è importante anche come materiale primario da cui si ottengono gli elementi transuranici sintetici.

Altri usi dell'uranio

I composti dell'elemento chimico erano precedentemente utilizzati come coloranti per la ceramica. L'esafluoruro (UF 6) è un solido con una pressione di vapore insolitamente elevata (0,15 atm = 15.300 Pa) a 25 °C. L'UF 6 è chimicamente molto reattivo, ma nonostante la sua natura corrosiva allo stato di vapore, l'UF 6 è ampiamente utilizzato nei metodi di diffusione gassosa e centrifugazione di gas per la produzione di uranio arricchito.

I composti organometallici sono un gruppo interessante e importante di composti in cui i legami metallo-carbonio collegano il metallo a gruppi organici. L'uranocene è un composto organouranico U(C 8 H 8) 2 in cui l'atomo di uranio è inserito tra due strati di anelli organici associati al cicloottatetraene C 8 H 8. La sua scoperta nel 1968 ha aperto un nuovo campo della chimica organometallica.

L'uranio naturale impoverito viene utilizzato come protezione dalle radiazioni, zavorra, nei proiettili perforanti e nelle armature dei carri armati.

Raccolta differenziata

L'elemento chimico, sebbene molto denso (19,1 g/cm3), è una sostanza relativamente debole e non infiammabile. In effetti, le proprietà metalliche dell'uranio sembrano collocarlo da qualche parte tra l'argento e gli altri veri metalli e non metalli, quindi non viene utilizzato come materiale strutturale. Il valore principale dell'uranio risiede nelle proprietà radioattive dei suoi isotopi e nella loro capacità di fissione. In natura, quasi tutto (99,27%) del metallo è costituito da 238 U. Il resto è 235 U (0,72%) e 234 U (0,006%). Di questi isotopi naturali, solo 235 U vengono fissi direttamente dall'irradiazione neutronica. Tuttavia, quando viene assorbito, il 238 U forma 239 U, che alla fine decade in 239 Pu, un materiale fissile di grande importanza per l'energia nucleare e le armi nucleari. Un altro isotopo fissile, 233 U, può essere formato dall'irradiazione neutronica di 232 Th.

Forme di cristallo

Le caratteristiche dell'uranio lo fanno reagire con l'ossigeno e l'azoto anche in condizioni normali. A temperature più elevate reagisce con un'ampia gamma di metalli leganti per formare composti intermetallici. La formazione di soluzioni solide con altri metalli è rara a causa delle speciali strutture cristalline formate dagli atomi dell'elemento. Tra la temperatura ambiente e il punto di fusione di 1132 °C, l'uranio metallico esiste in 3 forme cristalline note come alfa (α), beta (β) e gamma (γ). La trasformazione dallo stato α allo stato β avviene a 668 °C e da β a γ ​​a 775 °C. Il γ-uranio ha una struttura cristallina cubica a corpo centrato, mentre il β ha una struttura cristallina tetragonale. La fase α è costituita da strati di atomi in una struttura ortorombica altamente simmetrica. Questa struttura distorta anisotropa impedisce agli atomi di metallo leganti di sostituire gli atomi di uranio o di occupare lo spazio tra loro nel reticolo cristallino. Si è scoperto che solo il molibdeno e il niobio formano soluzioni solide.

Minerale

La crosta terrestre contiene circa 2 parti per milione di uranio, il che indica la sua diffusa presenza in natura. Si stima che gli oceani contengano 4,5 × 109 tonnellate di questo elemento chimico. L'uranio è un costituente importante di oltre 150 minerali diversi e un componente minore di altri 50. I minerali primari presenti nelle vene idrotermali magmatiche e nelle pegmatiti includono l'uraninite e la sua variante pechblenda. In questi minerali l'elemento si presenta sotto forma di biossido, che per ossidazione può variare da UO 2 a UO 2,67. Altri prodotti economicamente significativi provenienti dalle miniere di uranio sono l'autunite (fosfato di uranile idrato di calcio), la tobernite (fosfato di uranile idrato di rame), il coffinit (silicato di uranile idrato nero) e la carnotite (vanadato di uranile idrato di potassio).

Si stima che oltre il 90% delle riserve conosciute di uranio a basso costo si trovino in Australia, Kazakistan, Canada, Russia, Sud Africa, Niger, Namibia, Brasile, Cina, Mongolia e Uzbekistan. Grandi depositi si trovano nelle formazioni rocciose conglomerate del lago Elliot, situato a nord del lago Huron in Ontario, Canada, e nella miniera d'oro sudafricana di Witwatersrand. Anche le formazioni di sabbia nell'altopiano del Colorado e nel bacino del Wyoming negli Stati Uniti occidentali contengono significative riserve di uranio.

Produzione

I minerali di uranio si trovano sia in depositi vicini alla superficie che in profondità (300-1200 m). Nel sottosuolo, lo spessore del giacimento raggiunge i 30 m Come nel caso dei minerali di altri metalli, l'uranio viene estratto in superficie utilizzando grandi attrezzature di movimento terra e lo sviluppo di depositi profondi viene effettuato utilizzando metodi tradizionali di verticale e inclinato miniere. La produzione mondiale di concentrato di uranio nel 2013 è stata di 70mila tonnellate, la più produttiva miniere di uranio localizzato in Kazakistan (32% della produzione totale), Canada, Australia, Niger, Namibia, Uzbekistan e Russia.

I minerali di uranio contengono tipicamente solo piccole quantità di minerali contenenti uranio e non sono fondibili con metodi pirometallurgici diretti. Invece, per estrarre e purificare l'uranio devono essere utilizzate procedure idrometallurgiche. L'aumento della concentrazione riduce significativamente il carico sui cicli di elaborazione, ma nessuno dei modi consueti gli arricchimenti comunemente utilizzati per la lavorazione dei minerali, come la gravità, la flottazione, la cernita elettrostatica e persino manuale, non sono applicabili. Con poche eccezioni, questi metodi comportano una significativa perdita di uranio.

Bruciando

La lavorazione idrometallurgica dei minerali di uranio è spesso preceduta da una fase di calcinazione ad alta temperatura. La cottura disidrata l'argilla, rimuove i materiali carboniosi, ossida i composti dello zolfo in solfati innocui e ossida qualsiasi altro agente riducente che possa interferire con la successiva lavorazione.

Lisciviazione

L'uranio viene estratto dai minerali arrostiti mediante soluzioni acquose sia acide che alcaline. Affinché tutti i sistemi di lisciviazione funzionino con successo, l'elemento chimico deve essere inizialmente presente nella forma esavalente più stabile o essere ossidato in questo stato durante la lavorazione.

La lisciviazione acida viene solitamente effettuata agitando una miscela di minerale e lisciviante per 4-48 ore a temperatura ambiente. Salvo circostanze particolari, viene utilizzato l'acido solforico. Viene fornito in quantità sufficienti ad ottenere il bagno finale a pH 1,5. Gli schemi di lisciviazione dell'acido solforico utilizzano tipicamente biossido di manganese o clorato per ossidare l'U4+ tetravalente in uranile esavalente (UO22+). Tipicamente, circa 5 kg di biossido di manganese o 1,5 kg di clorato di sodio per tonnellata sono sufficienti per l'ossidazione dell'U 4+. In entrambi i casi, l'uranio ossidato reagisce con l'acido solforico per formare il complesso anione 4- del solfato di uranile.

Il minerale contenente quantità significative di minerali essenziali come calcite o dolomite viene lisciviato con una soluzione 0,5-1 molare di carbonato di sodio. Sebbene siano stati studiati e testati vari reagenti, il principale agente ossidante dell'uranio è l'ossigeno. Tipicamente il minerale viene lisciviato in aria a pressione atmosferica e ad una temperatura di 75-80 °C per un periodo di tempo che dipende dalle specifiche condizioni Composizione chimica. Gli alcali reagiscono con l'uranio per formare lo ione complesso 4- facilmente solubile.

Le soluzioni risultanti dalla lisciviazione acida o carbonatica devono essere chiarificate prima dell'ulteriore lavorazione. La separazione su larga scala di argille e altri fanghi minerali viene ottenuta mediante l'uso di efficaci agenti flocculanti, tra cui poliacrilammidi, gomma guar e colla animale.

Estrazione

Gli ioni complessi 4 e 4 possono essere assorbiti dalle rispettive soluzioni di lisciviazione della resina a scambio ionico. Queste resine speciali, caratterizzate dalla cinetica di adsorbimento ed eluizione, dimensione delle particelle, stabilità e proprietà idrauliche, possono essere utilizzate in una varietà di tecnologie di lavorazione, come letto fisso, letto mobile, resina a cestello e resina continua. Tipicamente, per eluire l'uranio assorbito vengono utilizzate soluzioni di cloruro di sodio e ammoniaca o nitrati.

L'uranio può essere isolato da liquori minerali acidi mediante estrazione con solvente. Nell'industria vengono utilizzati acidi alchilfosforici e alchilammine secondarie e terziarie. Generalmente, l'estrazione con solvente è preferita rispetto ai metodi di scambio ionico per filtrati acidi contenenti più di 1 g/L di uranio. Tuttavia, questo metodo non è applicabile alla lisciviazione del carbonato.

L'uranio viene quindi purificato sciogliendolo in acido nitrico per formare nitrato di uranile, estratto, cristallizzato e calcinato per formare triossido di UO 3. Il biossido ridotto UO2 reagisce con il fluoruro di idrogeno per formare il tafluoruro UF4, da cui l'uranio metallico viene ridotto mediante magnesio o calcio ad una temperatura di 1300 °C.

Il tetrafluoruro può essere fluorurato a 350 ° C per formare esafluoruro di UF 6, che viene utilizzato per separare l'uranio-235 arricchito mediante diffusione gassosa, centrifugazione di gas o diffusione termica liquida.

L'uranio non è un attinide molto tipico; sono noti i suoi cinque stati di valenza: da 2+ a 6+. Alcuni composti dell'uranio hanno un colore caratteristico. Pertanto, le soluzioni di uranio trivalente sono rosse, l'uranio tetravalente è verde e l'uranio esavalente - esiste sotto forma di ione uranile (UO 2) 2+ - colora le soluzioni gialle... Il fatto che l'uranio esavalente formi composti con molti composti organici agenti complessanti, si sono rivelati molto importanti per la tecnologia di estrazione dell'elemento n. 92.

È caratteristico che il guscio elettronico esterno degli ioni di uranio sia sempre completamente pieno; Gli elettroni di valenza si trovano nello strato elettronico precedente, nel sottolivello 5f. Se confrontiamo l'uranio con altri elementi, è ovvio che il plutonio gli somiglia di più. La principale differenza tra loro è l'ampio raggio ionico dell'uranio. Inoltre, il plutonio è più stabile nello stato tetravalente e l’uranio è più stabile nello stato esavalente. Questo aiuta a separarli, cosa molto importante: il combustibile nucleare, il plutonio-239, si ottiene esclusivamente dall'uranio, zavorra dal punto di vista energetico dell'uranio-238. Il plutonio si forma in una massa di uranio e devono essere separati!

Tuttavia, prima devi ottenere proprio questa massa di uranio, passando attraverso una lunga catena tecnologica, a partire dal minerale. Tipicamente un minerale multicomponente, povero di uranio.

Isotopo leggero di un elemento pesante

Quando abbiamo parlato di come ottenere l'elemento n. 92, abbiamo deliberatamente omesso una fase importante. Come sapete, non tutto l'uranio è in grado di sostenere una reazione nucleare a catena. L'uranio-238, che costituisce il 99,28% della miscela naturale di isotopi, non è in grado di farlo. Per questo motivo, l'uranio-238 viene convertito in plutonio e si cerca di separare o arricchire la miscela naturale di isotopi di uranio con l'isotopo uranio-235, che è in grado di fissione di neutroni termici.

Sono stati sviluppati molti metodi per separare l'uranio-235 e l'uranio-238. Il metodo di diffusione del gas viene spesso utilizzato. La sua essenza è che se una miscela di due gas viene fatta passare attraverso una partizione porosa, la luce passerà più velocemente. Già nel 1913 F. Aston separò parzialmente gli isotopi del neon in questo modo.

La maggior parte dei composti dell'uranio in condizioni normali lo sono solidi e può essere convertito allo stato gassoso solo a temperature molto elevate, quando non si può parlare di processi sottili di separazione isotopica. Tuttavia il composto incolore dell'uranio con il fluoro, l'esafluoruro UF 6, sublima già a 56,5°C (a pressione atmosferica). L'UF 6 è il composto dell'uranio più volatile ed è più adatto per separarne gli isotopi mediante diffusione gassosa.

L'esafluoruro di uranio è caratterizzato da un'elevata attività chimica. Corrosione di tubi, pompe, contenitori, interazione con la lubrificazione dei meccanismi: un elenco piccolo ma impressionante di problemi che i creatori di impianti di diffusione hanno dovuto superare. Abbiamo incontrato difficoltà ancora più gravi.

L'esafluoruro di uranio, ottenuto per fluorizzazione di una miscela naturale di isotopi di uranio, dal punto di vista della “diffusione” può essere considerato come una miscela di due gas con masse molecolari molto simili: 349 (235+19*6) e 352 (238 +19*6). Il massimo coefficiente di separazione teorico in uno stadio di diffusione per gas che differiscono così leggermente nel peso molecolare è solo 1,0043. In condizioni reali questo valore è ancora minore. Si scopre che è possibile aumentare la concentrazione di uranio-235 dallo 0,72 al 99% solo con l'aiuto di diverse migliaia di passaggi di diffusione. Pertanto, gli impianti di separazione isotopica dell’uranio occupano un’area di diverse decine di ettari. L'area delle partizioni porose nelle cascate di separazione delle fabbriche è approssimativamente dello stesso ordine di grandezza.

Brevemente su altri isotopi dell'uranio

L'uranio naturale, oltre all'uranio-235 e all'uranio-238, include l'uranio-234. L'abbondanza di questo raro isotopo è espressa come un numero con quattro zeri dopo la virgola decimale. Un isotopo artificiale molto più accessibile è l’uranio-233. Si ottiene irradiando il torio nel flusso di neutroni di un reattore nucleare:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -β-→ 233 91 Pa -β-→ 233 92 U
Secondo tutte le regole della fisica nucleare, l'uranio-233, essendo un isotopo dispari, è diviso da neutroni termici. E, cosa più importante, nei reattori con uranio-233 può verificarsi (e avviene) una riproduzione ampliata del combustibile nucleare. In un reattore a neutroni termici convenzionale! I calcoli mostrano che quando un chilogrammo di uranio-233 brucia in un reattore al torio, in esso dovrebbero accumularsi 1,1 kg di nuovo uranio-233. Un miracolo e basta! Abbiamo bruciato un chilogrammo di carburante, ma la quantità di carburante non è diminuita.

Tuttavia, tali miracoli sono possibili solo con il combustibile nucleare.

Il ciclo uranio-torio nei reattori a neutroni termici è il principale concorrente del ciclo uranio-plutonio per la riproduzione del combustibile nucleare nei reattori a neutroni veloci... In realtà, solo per questo motivo, l'elemento n. 90 - il torio - è stato classificato come un materiale strategico.

Altri isotopi artificiali dell'uranio non svolgono un ruolo significativo. Vale solo la pena menzionare l'uranio-239, il primo isotopo nella catena di trasformazioni dell'uranio-238 e del plutonio-239. La sua emivita è di soli 23 minuti.

Gli isotopi dell'uranio con un numero di massa superiore a 240 non hanno il tempo di formarsi nei reattori moderni. La vita dell'uranio-240 è troppo breve e decade prima che abbia il tempo di catturare un neutrone.

Nei flussi di neutroni superpotenti di un'esplosione termonucleare, un nucleo di uranio riesce a catturare fino a 19 neutroni in un milionesimo di secondo. In questo caso nascono isotopi di uranio con numero di massa compreso tra 239 e 257. La loro esistenza è stata appresa dalla comparsa di lontani elementi transuranici - discendenti degli isotopi pesanti di uranio - nei prodotti di un'esplosione termonucleare. Gli stessi "fondatori del genere" sono troppo instabili per decadere beta e passare in elementi superiori molto prima che i prodotti delle reazioni nucleari vengano estratti dalla roccia mescolata dall'esplosione.

I moderni reattori termici bruciano l'uranio-235. Nei reattori a neutroni veloci già esistenti si libera l’energia dei nuclei di un isotopo comune, l’uranio-238, e se l’energia è la vera ricchezza, allora i nuclei di uranio andranno a beneficio dell’umanità nel prossimo futuro: l’energia dell’elemento N° 92 diventare la base della nostra esistenza.

È di vitale importanza garantire che l'uranio e i suoi derivati ​​brucino solo nei reattori nucleari delle centrali elettriche pacifiche, brucino lentamente, senza fumo e fiamme.

UN'ALTRA FONTE DI URANIO. Oggi è diventata acqua di mare. Sono già in funzione installazioni pilota-industriali per estrarre l'uranio dall'acqua utilizzando speciali assorbenti: ossido di titanio o fibra acrilica trattata con determinati reagenti.

CHI QUANTO. All’inizio degli anni ’80, la produzione di uranio nei paesi capitalisti era di circa 50.000 g all’anno (in termini di U3O). Circa un terzo di questa somma è stato fornito dall’industria statunitense. Al secondo posto c’è il Canada, seguito dal Sudafrica. Nigor, Gabon, Namibia. Tra i paesi europei, la Francia è quella che produce più uranio e i suoi composti, ma la sua quota è quasi sette volte inferiore a quella degli Stati Uniti.

CONNESSIONI NON TRADIZIONALI. Sebbene non sia privo di fondamento il fatto che la chimica dell'uranio e del plutonio sia studiata meglio della chimica degli elementi tradizionali come il ferro, i chimici stanno ancora scoprendo nuovi composti dell'uranio. Così, nel 1977, la rivista “Radiochimica”, vol.XIX, n. 6 hanno riportato due nuovi composti dell'uranile. La loro composizione è MU02(S04)2-SH20, dove M è uno ione bivalente di manganese o cobalto. I modelli di diffrazione dei raggi X indicavano che i nuovi composti erano sali doppi e non una miscela di due sali simili.

Il contenuto dell'articolo

URANO, U (uranio), un elemento chimico metallico della famiglia degli attinidi, che comprende Ac, Th, Pa, U ed elementi transuranici (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). L'uranio ha guadagnato importanza grazie al suo utilizzo nelle armi nucleari e nell'energia nucleare. Gli ossidi di uranio vengono utilizzati anche per colorare vetro e ceramica.

Essere nella natura.

Il contenuto di uranio nella crosta terrestre è dello 0,003% e si trova nello strato superficiale della terra sotto forma di quattro tipi di depositi. Innanzitutto si tratta di vene di uraninite, o pece di uranio (biossido di uranio UO 2), molto ricco di uranio, ma raro. Sono accompagnati da depositi di radio, poiché il radio è un prodotto diretto del decadimento isotopico dell'uranio. Tali vene si trovano nello Zaire, in Canada (Lago Great Bear), nella Repubblica Ceca e in Francia. La seconda fonte di uranio sono i conglomerati di torio e minerali di uranio insieme a minerali di altri importanti minerali. I conglomerati solitamente contengono quantità sufficienti di oro e argento da recuperare, con uranio e torio come elementi associati. Grandi giacimenti di questi minerali si trovano in Canada, Sud Africa, Russia e Australia. La terza fonte di uranio sono le rocce sedimentarie e le arenarie ricche del minerale carnotite (uranile vanadato di potassio), che contiene, oltre all'uranio, una quantità significativa di vanadio e altri elementi. Tali minerali si trovano negli stati occidentali degli Stati Uniti. Gli scisti di ferro-uranio e i minerali di fosfato costituiscono una quarta fonte di sedimenti. Ricchi depositi si trovano negli scisti della Svezia. Alcuni minerali di fosfato in Marocco e negli Stati Uniti contengono quantità significative di uranio, e i depositi di fosfato in Angola e nella Repubblica Centrafricana sono ancora più ricchi di uranio. La maggior parte delle ligniti e alcuni carboni contengono solitamente impurità di uranio. Depositi di lignite ricchi di uranio sono stati trovati nel Nord e nel Sud Dakota (USA) e carboni bituminosi in Spagna e Repubblica Ceca.

Apertura.

Urano fu scoperto nel 1789 dal chimico tedesco M. Klaproth, che chiamò l'elemento in onore della scoperta del pianeta Urano 8 anni prima. (Klaproth era il principale chimico del suo tempo; scoprì anche altri elementi, tra cui Ce, Ti e Zr.) In effetti, la sostanza ottenuta da Klaproth non era uranio elementare, ma una sua forma ossidata, e l'uranio elementare fu ottenuto per la prima volta mediante il chimico francese E. .Peligo nel 1841. Dal momento della scoperta fino al XX secolo. l'uranio non aveva il significato che ha adesso, anche se ne ha molti Proprietà fisiche, E massa atomica e la densità sono state determinate. Nel 1896, A. Becquerel stabilì che i sali di uranio hanno radiazioni che illuminano una lastra fotografica nell'oscurità. Questa scoperta stimolò i chimici alla ricerca nel campo della radioattività e nel 1898 i fisici francesi coniugi P. Curie e M. Sklodowska-Curie isolarono i sali degli elementi radioattivi polonio e radio, ed E. Rutherford, F. Soddy, K. Fayans e altri scienziati svilupparono la teoria del decadimento radioattivo, che gettò le basi della moderna chimica nucleare e dell'energia nucleare.

Primi usi dell'uranio.

Sebbene la radioattività dei sali di uranio fosse nota, nel primo terzo di questo secolo i suoi minerali furono utilizzati solo per ottenere il radio di accompagnamento, e l'uranio era considerato un sottoprodotto indesiderabile. Il suo utilizzo si concentrò soprattutto nella tecnologia ceramica e nella metallurgia; Gli ossidi di uranio erano ampiamente utilizzati per colorare il vetro in colori che andavano dal giallo pallido al verde scuro, il che contribuì allo sviluppo di una produzione di vetro poco costosa. Oggi i prodotti di queste industrie sono identificati come fluorescenti ai raggi ultravioletti. Durante la prima guerra mondiale e poco dopo, l'uranio sotto forma di carburo fu utilizzato nella produzione di acciai per utensili, simili al Mo e al W; Il 4–8% di uranio sostituì il tungsteno, la cui produzione all'epoca era limitata. Per ottenere gli acciai per utensili nel 1914-1926, furono prodotte annualmente diverse tonnellate di ferrouranio contenente fino al 30% (in massa) di U. Tuttavia, questo utilizzo dell'uranio non durò a lungo.

Usi moderni dell'uranio.

L'industria dell'uranio iniziò a prendere forma nel 1939, quando fu effettuata la fissione dell'isotopo di uranio 235 U, che portò all'implementazione tecnica delle reazioni a catena controllate della fissione dell'uranio nel dicembre 1942. Questa fu l'inizio dell'era dell'atomo , quando l'uranio passò da un elemento insignificante a uno dei più elementi importanti nella vita della società. L'importanza militare dell'uranio per la produzione della bomba atomica e il suo utilizzo come combustibile nei reattori nucleari hanno causato un aumento astronomico della domanda di uranio. Interessante è la cronologia della crescita della domanda di uranio basata sulla storia dei sedimenti nel Great Bear Lake (Canada). Nel 1930 in questo lago fu scoperta la resina blenda, una miscela di ossidi di uranio, e nel 1932 in questa zona fu introdotta la tecnologia di purificazione del radio. Da ogni tonnellata di minerale (blenda di resina) si ottenevano 1 g di radio e circa mezza tonnellata di sottoprodotto, il concentrato di uranio. Tuttavia, c'era poco radio e la sua estrazione fu interrotta. Dal 1940 al 1942, lo sviluppo riprese e il minerale di uranio iniziò ad essere spedito negli Stati Uniti. Nel 1949, una purificazione simile dell'uranio, con alcuni miglioramenti, fu utilizzata per produrre UO 2 pura. Questa produzione è cresciuta ed è ora uno dei più grandi impianti di produzione di uranio.

Proprietà.

L'uranio è uno degli elementi più pesanti presenti in natura. Il metallo puro è molto denso, duttile, elettropositivo con bassa conduttività elettrica e altamente reattivo.

L'uranio ha tre modifiche allotropiche: UN-uranio (ortorombico cella di cristallo), esiste nell'intervallo dalla temperatura ambiente a 668 °C; B-uranio (reticolo cristallino complesso di tipo tetragonale), stabile nell'intervallo 668–774° C; G-uranio (reticolo cristallino cubico a corpo centrato), stabile da 774°C fino al punto di fusione (1132°C). Poiché tutti gli isotopi dell'uranio sono instabili, tutti i suoi composti presentano radioattività.

Isotopi dell'uranio

238 U, 235 U, 234 U si trovano in natura in un rapporto di 99,3:0,7:0,0058 e 236 U si trova in tracce. Tutti gli altri isotopi dell'uranio da 226 U a 242 U sono ottenuti artificialmente. L'isotopo 235 U è particolarmente importante. Sotto l'influenza di neutroni lenti (termici), si divide, rilasciando un'enorme energia. La fissione completa di 235 U dà come risultato il rilascio di un “equivalente di energia termica” di 2H 10 7 kWh h/kg. La fissione di 235 U può essere utilizzata non solo per produrre grandi quantità di energia, ma anche per sintetizzare altri importanti elementi attinidi. L'isotopo naturale dell'uranio può essere utilizzato nei reattori nucleari per produrre neutroni prodotti dalla fissione di 235 U, mentre i neutroni in eccesso non richiesti dalla reazione a catena possono essere catturati da un altro isotopo naturale, con conseguente produzione di plutonio:

Quando 238 U viene bombardato da neutroni veloci, si verificano le seguenti reazioni:

Secondo questo schema, l'isotopo più comune 238 U può essere convertito in plutonio-239, che, come 235 U, è anche capace di fissione sotto l'influenza di neutroni lenti.

Attualmente ricevuto gran numero isotopi artificiali dell'uranio. Tra questi, 233 U è particolarmente degno di nota perché anch'esso subisce una fissione quando interagisce con neutroni lenti.

Alcuni altri isotopi artificiali dell'uranio sono spesso usati come traccianti radioattivi nella ricerca chimica e fisica; questo è prima di tutto B- emettitore 237 U e UN- emettitore 232 U.

Connessioni.

L'uranio, un metallo altamente reattivo, ha stati di ossidazione da +3 a +6, è vicino al berillio nella serie di attività, interagisce con tutti i non metalli e forma composti intermetallici con Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg , Mg, Ni, Pb, Sn e Zn. L'uranio finemente frantumato è particolarmente reattivo e a temperature superiori a 500 ° C entra spesso nelle reazioni caratteristiche dell'idruro di uranio. L'uranio in pezzi o i trucioli bruciano intensamente a 700–1000° C, e i vapori di uranio bruciano già a 150–250° C; l'uranio reagisce con HF a 200–400° C, formando UF 4 e H 2 . L'uranio si dissolve lentamente in HF concentrato o H 2 SO 4 e 85% H 3 PO 4 anche a 90 ° C, ma reagisce facilmente con conc. HCl e meno attivo con HBr o HI. Le reazioni più attive e rapide dell'uranio con HNO 3 diluito e concentrato si verificano con la formazione di nitrato di uranile ( vedi sotto). In presenza di HCl, l'uranio si dissolve rapidamente negli acidi organici, formando sali organici U4+. A seconda del grado di ossidazione, l'uranio forma diversi tipi di sali (i più importanti tra questi sono con U 4+, uno di questi UCl 4 è un sale verde facilmente ossidabile); i sali di uranile (radicale UO 2 2+) del tipo UO 2 (NO 3) 2 sono di colore giallo e hanno una fluorescenza verde. I sali di uranile si formano sciogliendo l'ossido anfotero UO 3 (colore giallo) in un mezzo acido. In un ambiente alcalino, UO 3 forma uranati come Na 2 UO 4 o Na 2 U 2 O 7. Quest'ultimo composto (“uranile giallo”) viene utilizzato per la fabbricazione di smalti per porcellana e nella produzione di vetri fluorescenti.

Gli alogenuri di uranio furono ampiamente studiati nel 1940-1950, poiché furono utilizzati per sviluppare metodi per separare gli isotopi di uranio per la bomba atomica o il reattore nucleare. Il trifluoruro di uranio UF 3 è stato ottenuto dalla riduzione di UF 4 con idrogeno, e il tetrafluoruro di uranio UF 4 è ottenuto in vari modi mediante reazioni di HF con ossidi come UO 3 o U 3 O 8 o mediante riduzione elettrolitica di composti di uranile. L'esafluoruro di uranio UF 6 si ottiene per fluorurazione dell'U o dell'UF 4 con fluoro elementare o per azione dell'ossigeno sull'UF 4 . L'esafluoruro forma cristalli trasparenti ad alto indice di rifrazione a 64°C (1137 mm Hg); il composto è volatile (a pressione normale sublima a 56,54°C). Gli ossalogenuri di uranio, ad esempio gli ossofluoruri, hanno la composizione UO 2 F 2 (fluoruro di uranile), UOF 2 (difluoruro di ossido di uranio).

In un messaggio dell'ambasciatore iracheno all'ONU Mohammed Ali al-Hakim del 9 luglio, si dice che gli estremisti dell'Isis (Stato islamico dell'Iraq e del Levante) siano a loro disposizione. L'AIEA (Agenzia internazionale per l'energia atomica) si è affrettata a dichiarare che le sostanze nucleari precedentemente utilizzate dall'Iraq hanno proprietà poco tossiche, e quindi i materiali sequestrati dagli islamisti.

Una fonte del governo statunitense a conoscenza della situazione ha detto a Reuters che molto probabilmente l'uranio rubato dai militanti non era arricchito e quindi difficilmente sarà utilizzato per produrre armi nucleari. Le autorità irachene hanno notificato ufficialmente l'incidente alle Nazioni Unite e hanno invitato a "prevenire la minaccia del suo utilizzo", riferisce RIA Novosti.

I composti dell'uranio sono estremamente pericolosi. AiF.ru parla di cosa esattamente, di chi e come può produrre combustibile nucleare.

Cos'è l'uranio?

L'uranio è un elemento chimico di numero atomico 92, un metallo lucente bianco-argenteo, indicato nella tavola periodica con il simbolo U. Nella sua forma pura è leggermente più tenero dell'acciaio, malleabile, flessibile, presente nella crosta terrestre (litosfera ) e nell'acqua di mare, e nella sua forma pura praticamente non si verifica. Il combustibile nucleare è costituito da isotopi di uranio.

L'uranio è un metallo pesante, bianco-argenteo e lucente. Foto: Commons.wikimedia.org / L'autore del caricamento originale era Zxctypo su en.wikipedia.

Radioattività dell'uranio

Nel 1938 il tedesco fisici Otto Hahn e Fritz Strassmann irradiò il nucleo dell'uranio con neutroni e fece una scoperta: catturando un neutrone libero, il nucleo dell'isotopo dell'uranio si divide e rilascia un'enorme energia a causa dell'energia cinetica di frammenti e radiazioni. Nel 1939-1940 Yuli Khariton E Yakov Zeldovich per la prima volta ha spiegato teoricamente che con un piccolo arricchimento dell'uranio naturale con uranio-235, è possibile creare condizioni per la fissione continua dei nuclei atomici, cioè conferire al processo un carattere a catena.

Cos'è l'uranio arricchito?

L'uranio arricchito è l'uranio prodotto utilizzando processo tecnologico volto ad aumentare la quota dell’isotopo 235U nell’uranio. Di conseguenza, l’uranio naturale viene suddiviso in uranio arricchito e uranio impoverito. Dopo che 235U e 234U sono stati estratti dall'uranio naturale, il materiale rimanente (uranio-238) viene chiamato "uranio impoverito" perché è impoverito nell'isotopo 235. Secondo alcune stime, gli Stati Uniti immagazzinano circa 560.000 tonnellate di esafluoruro di uranio impoverito (UF6). L’uranio impoverito è radioattivo la metà dell’uranio naturale, principalmente a causa della rimozione di 234U da esso. Poiché l’uso primario dell’uranio è la produzione di energia, l’uranio impoverito è un prodotto a basso utilizzo e con un basso valore economico.

Nell'energia nucleare viene utilizzato solo uranio arricchito. L'isotopo dell'uranio più utilizzato è il 235U, nel quale è possibile una reazione nucleare a catena autosufficiente. Pertanto, questo isotopo viene utilizzato come combustibile nei reattori nucleari e nelle armi nucleari. L’isolamento dell’isotopo U235 dall’uranio naturale è una tecnologia complessa che non molti paesi possono implementare. L'arricchimento dell'uranio consente la produzione di armi nucleari atomiche: ordigni esplosivi monofase o monostadio in cui la produzione principale di energia proviene dalla reazione nucleare della fissione dei nuclei pesanti per formare elementi più leggeri.

L'uranio-233, prodotto artificialmente nei reattori dal torio (il torio-232 cattura un neutrone e si trasforma in torio-233, che decade in protoattinio-233 e poi in uranio-233), potrebbe in futuro diventare un comune combustibile nucleare per l'energia nucleare impianti (già ora esistono reattori che utilizzano questo nuclide come combustibile, ad esempio KAMINI in India) e produzione bombe atomiche(massa critica circa 16 kg).

Il nucleo di un proiettile calibro 30 mm (cannone GAU-8 di un aereo A-10) con un diametro di circa 20 mm è costituito da uranio impoverito. Foto: Commons.wikimedia.org / L'autore del caricamento originale era Nrcprm2026 su en.wikipedia

Quali paesi producono uranio arricchito?

• Francia
• Germania
• Olanda
• Inghilterra
• Giappone
• Russia
• Cina
• Pakistan
• Brasile

10 paesi producono il 94% della produzione mondiale di uranio. Foto: Commons.wikimedia.org/KarteUrangewinnung

Perché i composti dell'uranio sono pericolosi?

L'uranio e i suoi composti sono tossici. Gli aerosol di uranio e dei suoi composti sono particolarmente pericolosi. Per gli aerosol di composti di uranio solubili in acqua, la concentrazione massima consentita (MPC) nell'aria è 0,015 mg/m³, per le forme insolubili di uranio il MAC è 0,075 mg/m³. Quando l'uranio entra nel corpo, colpisce tutti gli organi, essendo un veleno cellulare generale. L'uranio, come molti altri metalli pesanti, si lega in modo quasi irreversibile alle proteine, principalmente ai gruppi solforati degli amminoacidi, interrompendone la funzione. Il meccanismo d'azione molecolare dell'uranio è associato alla sua capacità di sopprimere l'attività enzimatica. I reni sono colpiti principalmente (proteine ​​e zuccheri compaiono nelle urine, oliguria). Con l'intossicazione cronica sono possibili disturbi dell'ematopoiesi e del sistema nervoso.

Utilizzo dell'uranio per scopi pacifici

• Una piccola aggiunta di uranio conferisce al vetro un bel colore giallo-verde.
• L'uranio sodico è usato come pigmento giallo nella pittura.
• I composti dell'uranio venivano usati come vernici per la pittura su porcellana e per smalti e smalti ceramici (verniciati nei colori: giallo, marrone, verde e nero, a seconda del grado di ossidazione).
• All'inizio del XX secolo, il nitrato di uranile era ampiamente utilizzato per migliorare i negativi e colorare i positivi (stampe fotografiche) in marrone.
• Le leghe di ferro e uranio impoverito (uranio-238) sono utilizzate come potenti materiali magnetostrittivi.

Un isotopo è una varietà di atomi di un elemento chimico che hanno lo stesso numero atomico (ordinale), ma numeri di massa diversi.

Elemento del gruppo III della tavola periodica, appartenente agli attinidi; metallo pesante e leggermente radioattivo. Il torio ha una serie di applicazioni in cui talvolta svolge un ruolo insostituibile. La posizione di questo metallo nella tavola periodica degli elementi e la struttura del nucleo ne hanno predeterminato l'utilizzo nel campo degli usi pacifici dell'energia atomica.

*** Oliguria (dal greco oligos - piccolo e ouron - urina) - una diminuzione della quantità di urina escreta dai reni.

URANIO (elemento chimico) URANIO (elemento chimico)

URANIO (lat. Uranio), U (leggi “uranio”), elemento chimico radioattivo con numero atomico 92, massa atomica 238,0289. Attinoide. L'uranio naturale è costituito da una miscela di tre isotopi: 238 U, 99,2739%, con un tempo di dimezzamento T 1/2 = 4,51 10 9 anni, 235 U, 0,7024%, con emivita T 1/2 = 7,13 10 8 anni, 234 U, 0,0057%, con emivita T 1/2 = 2,45 10 5 anni. 238 U (uranio-I, UI) e 235 U (attinouranio, AcU) sono i fondatori della serie radioattiva. Degli 11 radionuclidi prodotti artificialmente con numeri di massa 227-240, il longevo 233 U ( T 1/2 = 1,62 10 5 anni), si ottiene mediante irradiazione neutronica del torio (cm. TORIO).
Configurazione di tre strati elettronici esterni 5 S 2 P 6 D 10 F 3 6S 2 P 6 D 1 7 S 2 , a cui appartiene l'uranio F-elementi. Situato nel gruppo IIIB nel 7° periodo della tavola periodica degli elementi. Nei composti presenta stati di ossidazione +2, +3, +4, +5 e +6, valenze II, III, IV, V e VI.
Il raggio di un atomo di uranio neutro è 0,156 nm, il raggio degli ioni: U 3 + - 0,1024 nm, U 4 + - 0,089 nm, U 5 + - 0,088 nm e U 6+ - 0,083 nm. Le energie della successiva ionizzazione dell'atomo sono 6,19, 11,6, 19,8, 36,7 eV. Elettronegatività secondo Pauling (cm. PAULING Linus) 1,22.
Storia della scoperta
L'uranio fu scoperto nel 1789 dal chimico tedesco M. G. Klaproth (cm. KLAPROT Martin Heinrich) quando si studia il minerale “resina blenda”. È stato chiamato in onore del pianeta Urano, scoperto da W. Herschel (cm. HERSCHEL) nel 1781. Allo stato metallico, l'uranio fu ottenuto nel 1841 dal chimico francese E. Peligot (cm. PELIGOT Eugenio Melchiorre) quando si riduce UCl 4 con potassio metallico. Le proprietà radioattive dell'uranio furono scoperte nel 1896 dal francese A. Becquerel (cm. BECQUEREL Antoine Henri).
Inizialmente, all'uranio fu assegnata una massa atomica di 116, ma nel 1871 D. I. Mendeleev (cm. MENDELEEV Dmitrij Ivanovic) Sono giunto alla conclusione che dovrebbe essere raddoppiato. Dopo la scoperta degli elementi con numeri atomici da 90 a 103, il chimico americano G. Seaborg (cm. SEABORG Glenn Theodore) ha concluso che questi elementi (attinidi) (cm. ACTINOIDI)È più corretto posizionarlo nella tavola periodica nella stessa cella con l'elemento n. 89 attinio. Questa disposizione è dovuta al fatto che gli attinidi subiscono il completamento di 5 F-sottolivello elettronico.
Essere nella natura
L'uranio è un elemento caratteristico dello strato granitico e del guscio sedimentario della crosta terrestre. Il contenuto nella crosta terrestre è del 2,5·10 -4% in peso. Nell'acqua di mare la concentrazione di uranio è inferiore a 10 -9 g/l; in totale l'acqua di mare contiene da 10 9 a 10 10 tonnellate di uranio. L'uranio non si trova in forma libera nella crosta terrestre. Si conoscono circa 100 minerali di uranio, i più importanti dei quali sono la pechblenda U 3 O 8 e l'uraninite (cm. URANINITE)(U,Th)O 2, minerale di resina di uranio (contiene ossidi di uranio di composizione variabile) e tyuyamunite Ca[(UO 2) 2 (VO 4) 2 ] 8H 2 O.
Ricevuta
L'uranio è ottenuto da minerali di uranio contenenti 0,05-0,5% U. L'estrazione dell'uranio inizia con la produzione del concentrato. I minerali vengono lisciviati con soluzioni di acido solforico, nitrico o alcali. La soluzione risultante contiene sempre impurità di altri metalli. Quando si separa l'uranio da essi, vengono utilizzate le differenze nelle loro proprietà redox. I processi redox sono combinati con processi di scambio ionico ed estrazione.
Dalla soluzione risultante si estrae l'uranio sotto forma di ossido o tetrafluoruro UF 4 mediante il metodo metallotermico:
UF4 + 2Mg = 2MgF2 + U
L'uranio risultante contiene piccole quantità di impurità di boro (cm. BOR (elemento chimico)), cadmio (cm. CADMIO) e alcuni altri elementi, i cosiddetti veleni dei reattori. Assorbendo i neutroni prodotti durante il funzionamento di un reattore nucleare, rendono l'uranio inadatto all'uso come combustibile nucleare.
Per eliminare le impurità, viene sciolto l'uranio metallico acido nitrico, ottenendo nitrato di uranile UO 2 (NO 3) 2. Il nitrato di uranile viene estratto da una soluzione acquosa con tributilfosfato. Il prodotto di purificazione dell'estratto viene nuovamente convertito in ossido di uranio o tetrafluoruro, da cui si ottiene nuovamente il metallo.
Parte dell'uranio viene ottenuta rigenerando il combustibile nucleare esaurito nel reattore. Tutte le operazioni di rigenerazione dell'uranio vengono effettuate da remoto.
Proprietà fisiche e chimiche
L'uranio è un metallo lucido bianco-argenteo. L'uranio metallico esiste in tre forme allotropiche (cm. ALLOTROPIA) modifiche. La modifica a con un reticolo ortorombico è stabile fino a 669°C, parametri UN= 0,2854 nm, V= 0,5869 nm e Con= 0,4956 nm, densità 19,12 kg/dm3. Da 669°C a 776°C, la modifica b con reticolo tetragonale è stabile (parametri UN= 1,0758 nm, Con= 0,5656 nm). La modifica g con un reticolo cubico a corpo centrato è stabile fino ad una temperatura di fusione di 1135°C ( UN= 0,3525 nm). Punto di ebollizione 4200°C.
L'attività chimica dell'uranio metallico è elevata. Nell'aria si ricopre di una pellicola di ossido. L'uranio in polvere è piroforico; dopo la combustione dell'uranio e la decomposizione termica di molti dei suoi composti nell'aria, si forma l'ossido di uranio U 3 O 8. Se questo ossido viene riscaldato in un'atmosfera di idrogeno (cm. IDROGENO) a temperature superiori a 500°C si forma biossido di uranio UO 2:
U3O8 + H2 = 3UO2 + 2H2O
Se il nitrato di uranile UO 2 (NO 3) 2 viene riscaldato a 500°C, durante la decomposizione forma triossido di uranio UO 3. Oltre agli ossidi di uranio della composizione stechiometrica UO 2 , UO 3 e U 3 O 8 , sono noti l'ossido di uranio della composizione U 4 O 9 e numerosi ossidi metastabili e ossidi di composizione variabile.
Quando gli ossidi di uranio vengono fusi con ossidi di altri metalli, si formano gli uranati: K 2 UO 4 (uranato di potassio), CaUO 4 (uranato di calcio), Na 2 U 2 O 7 (diuranato di sodio).
Interazione con gli alogeni (cm. ALOGENE), l'uranio produce alogenuri di uranio. Tra questi, l'esafluoruro di UF 6 è una sostanza cristallina gialla che sublima facilmente anche a basso riscaldamento (40-60°C) e viene altrettanto facilmente idrolizzata dall'acqua. L'esafluoruro di uranio UF 6 è della massima importanza pratica. Si ottiene facendo reagire l'uranio metallico, gli ossidi di uranio o l'UF 4 con fluoro o agenti fluoruranti BrF 3, CCl 3 F (Freon-11) o CCl 2 F 2 (Freon-12):
U3O8 + 6CCl2 F2 = UF4 + 3COCl2 + CCl4 + Cl2
UF4 + F2 = UF6
O
U3O8 + 9F2 = 3UF6 + 4O2
Sono noti fluoruri e cloruri che corrispondono agli stati di ossidazione dell'uranio +3, +4, +5 e +6. Sono stati ottenuti bromuri di uranio UBr 3, UBr 4 e UBr 5, nonché ioduri di uranio UI 3 e UI 4. Sono stati sintetizzati ossialogenuri di uranio come UO 2 Cl 2 UOCl 2 e altri.
Quando l'uranio interagisce con l'idrogeno, si forma l'idruro di uranio UH 3, che ha un'elevata attività chimica. Quando riscaldato, l'idruro si decompone producendo idrogeno e uranio in polvere. Quando l'uranio viene sinterizzato con boro, a seconda del rapporto molare dei reagenti e delle condizioni del processo, compaiono boruri UB 2, UB 4 e UB 12.
Con carbonio (cm. CARBONIO) l'uranio forma tre carburi UC, U 2 C 3 e UC 2.
Interazione dell'uranio con il silicio (cm. SILICIO) furono ottenuti i siliciuri U 3 Si, U 3 Si 2, USi, U 3 Si 5, USi 2 e U 3 Si 2.
Sono stati ottenuti nitruri di uranio (UN, UN 2, U 2 N 3) e fosfuri di uranio (UP, U 3 P 4, UP 2). Con zolfo (cm. ZOLFO) l'uranio forma una serie di solfuri: U 3 S 5, US, US 2, US 3 e U 2 S 3.
L'uranio metallico si dissolve in HCl e HNO 3 e reagisce lentamente con H 2 SO 4 e H 3 PO 4. Si formano sali contenenti il ​​catione uranile UO 2 2+.
Nelle soluzioni acquose, i composti dell'uranio esistono negli stati di ossidazione da +3 a +6. Potenziale di ossidazione standard della coppia U(IV)/U(III) - 0,52 V, coppia U(V)/U(IV) 0,38 V, coppia U(VI)/U(V) 0,17 V, coppia U(VI)/ U(IV) 0,27. Lo ione U 3+ è instabile in soluzione, lo ione U 4+ è stabile in assenza di aria. Il catione UO 2+ è instabile e in soluzione è sproporzionato in U 4+ e UO 2 2+. Gli ioni U 3+ hanno un caratteristico colore rosso, gli ioni U 4+ hanno un colore verde e gli ioni UO 2 2+ hanno un colore giallo.
Nelle soluzioni, i composti dell'uranio sono più stabili nello stato di ossidazione +6. Tutti i composti di uranio nelle soluzioni sono soggetti a idrolisi e formazione di complessi, soprattutto - cationi U 4+ e UO 2 2+.
Applicazione
L'uranio metallico e i suoi composti sono utilizzati principalmente come combustibile nucleare nei reattori nucleari. Una miscela a basso arricchimento di isotopi di uranio viene utilizzata nei reattori stazionari delle centrali nucleari. Prodotto alto grado arricchimento - nei reattori nucleari che funzionano con neutroni veloci. 235 U è la fonte di energia nucleare nelle armi nucleari. 238 U funge da fonte di combustibile nucleare secondario: il plutonio.
Azione fisiologica
Si trova in microquantità (10 -5 -10 -8%) nei tessuti delle piante, degli animali e dell'uomo. Si accumula in massima misura da alcuni funghi e alghe. I composti dell'uranio vengono assorbiti nel tratto gastrointestinale (circa l'1%), nei polmoni - 50%. I principali depositi nel corpo: milza, reni, scheletro, fegato, polmoni e linfonodi broncopolmonari. Il contenuto negli organi e nei tessuti dell'uomo e degli animali non supera i 10 -7 g.
L'uranio e i suoi composti sono altamente tossici. Gli aerosol di uranio e dei suoi composti sono particolarmente pericolosi. Per gli aerosol di composti di uranio solubili in acqua, l'MPC nell'aria è 0,015 mg/m 3 , per le forme insolubili di uranio l'MPC è 0,075 mg/m 3 . Quando l'uranio entra nel corpo, colpisce tutti gli organi, essendo un veleno cellulare generale. Il meccanismo d'azione molecolare dell'uranio è associato alla sua capacità di sopprimere l'attività enzimatica. I reni sono colpiti principalmente (proteine ​​e zuccheri compaiono nelle urine, oliguria). Con l'intossicazione cronica sono possibili disturbi dell'ematopoiesi e del sistema nervoso.

Dizionario enciclopedico. 2009 .

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