Tuzilgan uran. Uran kimyoviy elementi: xossalari, xususiyatlari, formulasi. Uran qazib olish va undan foydalanish Kimyoda uran qanday belgilanadi

Uran aktinidlar oilasining kimyoviy elementi bo'lib, atom raqami 92. U eng muhim yadro yoqilg'isi hisoblanadi. Uning er qobig'idagi kontsentratsiyasi millionga 2 qismni tashkil qiladi. Muhim uran minerallari orasida uran oksidi (U 3 O 8), uranit (UO 2), karnotit (kaliy uranil vanadat), otenit (kaliy uranilfosfat) va torbernit (suvli mis uranilfosfat) mavjud. Bu va boshqa uran rudalari yadro yoqilg'isi manbalari bo'lib, barcha ma'lum qazib olinadigan yoqilg'i konlaridan bir necha baravar ko'p energiyani o'z ichiga oladi. 1 kg uran 92 U 3 million kg ko'mir bilan bir xil energiya beradi.

Kashfiyot tarixi

Uran kimyoviy elementi kumush-oq rangga ega bo'lgan zich, qattiq metalldir. U egiluvchan, egiluvchan va silliqlanadi. Havoda metall oksidlanadi va maydalanganda yonadi. Elektr tokini nisbatan yomon o'tkazadi. Uranning elektron formulasi 7s2 6d1 5f3.

Element 1789 yilda nemis kimyogari Martin Geynrix Klaprot tomonidan kashf etilgan bo'lsa-da, uni yaqinda kashf etilgan Uran sayyorasi nomi bilan atagan bo'lsa-da, metallning o'zi 1841 yilda frantsuz kimyogari Yevgeniy-Melkior Peligot tomonidan uran tetraxloridini (UCl 4) kamaytirish yo'li bilan ajratilgan. kaliy.

Radioaktivlik

Yaratilish davriy jadval Rus kimyogari Dmitriy Mendeleev 1869 yilda uranga eng og'ir element sifatida e'tibor qaratdi, u 1940 yilda neptuniy topilgunga qadar saqlanib qoldi. 1896 yilda frantsuz fizigi Anri Bekkerel undagi radioaktivlik hodisasini kashf etdi. Keyinchalik bu xususiyat boshqa ko'plab moddalarda topilgan. Endi ma'lumki, barcha izotoplarida radioaktiv bo'lgan uran 238 U (99,27%, yarim yemirilish davri - 4 510 000 000 yil), 235 U (0,72%, yarim yemirilish davri - 713 000 000 yil) va 238 U (0,000) aralashmasidan iborat. %, yarim yemirilish davri - 247000 yil). Bu, masalan, geologik jarayonlarni va Yerning yoshini o'rganish uchun jinslar va minerallarning yoshini aniqlash imkonini beradi. Buning uchun ular uranning radioaktiv parchalanishining yakuniy mahsuloti bo'lgan qo'rg'oshin miqdorini o'lchaydilar. Bunday holda, 238 U boshlang'ich element, 234 U esa mahsulotlardan biridir. 235 U aktiniyning parchalanish qatorini keltirib chiqaradi.

Zanjirli reaksiyaning kashfiyoti

Nemis kimyogarlari Otto Xan va Frits Strassman 1938 yil oxirida u sekin neytronlar bilan bombardimon qilinganida yadro parchalanishini aniqlaganlaridan so'ng, uran kimyoviy elementi keng qiziqish va qizg'in o'rganish mavzusiga aylandi. 1939 yil boshida italyan-amerikalik fizigi Enriko Fermi atom parchalanish mahsulotlari orasida zanjirli reaksiya hosil qila oladigan elementar zarralar bo'lishi mumkinligini aytdi. 1939 yilda amerikalik fiziklar Leo Szilard va Gerbert Anderson, shuningdek, frantsuz kimyogari Frederik Joliot-Kyuri va ularning hamkasblari bu bashoratni tasdiqladilar. Keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, atom parchalanganda o'rtacha 2,5 neytron ajralib chiqadi. Ushbu kashfiyotlar birinchi o'z-o'zidan ta'minlangan zanjirli yadroviy reaktsiyaga (1942 yil 12 dekabr), birinchi atom bombasiga (16.07.1945), urushda birinchi foydalanishga (08.06.1945), birinchi yadroviy suv osti kemasiga ( 1955) va birinchi to'liq hajmdagi atom elektr stantsiyasi (1957).

Oksidlanish holatlari

Uran kimyoviy elementi kuchli elektromusbat metall bo'lib, suv bilan reaksiyaga kirishadi. U kislotalarda eriydi, ammo ishqorlarda erimaydi. Muhim oksidlanish darajalari: +4 (UO 2 oksidi, tetragalidlar, masalan, UCl 4 va yashil suv ioni U 4+) va +6 (UO 3 oksidi, UF 6 geksaftorid va uranil ioni UO 2 2+ kabi) ). Suvli eritmada uran uranil ioni tarkibida eng barqaror bo'lib, u chiziqli tuzilishga ega [O = U = O] 2+. Elementda +3 va +5 holatlari ham bor, lekin ular beqaror. Qizil U 3+ kislorodni o'z ichiga olmaydi suvda sekin oksidlanadi. UO 2+ ionining rangi noma’lum, chunki u juda suyultirilgan eritmalarda ham nomutanosiblikka uchraydi (UO 2+ ham U 4+ gacha qaytariladi, ham UO 2 2+ gacha oksidlanadi).

Yadro yoqilg'isi

Sekin neytronlarga ta'sir qilganda, uran atomining bo'linishi nisbatan kam uchraydigan izotopda sodir bo'ladi 235 U. Bu faqat tabiiy ravishda bo'linadigan materialdir va uni 238 U izotopidan ajratish kerak. Biroq, so'rilish va salbiy beta-parchalanishdan keyin uran -238 plutoniyning sintetik elementiga aylanadi, u sekin neytronlar ta'sirida bo'linadi. Shuning uchun tabiiy uran konverter va selektsion reaktorlarda ishlatilishi mumkin, ularda parchalanish kamdan-kam uchraydigan 235 U bilan quvvatlanadi va plutoniy 238 U transmutatsiyasi bilan bir vaqtda ishlab chiqariladi. Bo'linadigan 233 U yadro yoqilg'isi sifatida foydalanish uchun keng tarqalgan tabiiy toriy-232 izotopidan sintezlanishi mumkin. Uran sintetik transuran elementlari olinadigan asosiy material sifatida ham muhimdir.

Uranning boshqa ishlatilishi

Kimyoviy elementning birikmalari ilgari keramika uchun bo'yoq sifatida ishlatilgan. Geksaflorid (UF 6) 25 °C da g'ayrioddiy yuqori bug 'bosimi (0,15 atm = 15,300 Pa) bo'lgan qattiq moddadir. UF 6 kimyoviy jihatdan juda reaktiv, ammo bug 'holatidagi korroziv tabiatiga qaramay, UF 6 boyitilgan uranni olish uchun gazsimon diffuziya va gaz santrifüj usullarida keng qo'llaniladi.

Metall-organik birikmalar qiziqarli va muhim birikmalar guruhi bo'lib, ularda metall-uglerod aloqalari metallni organik guruhlarga bog'laydi. Uranotsen - bu U(C 8 H 8) 2 organouran birikmasi bo'lib, unda uran atomi siklooktatetraen C 8 H 8 bilan bog'langan organik halqalarning ikki qatlami orasiga biriktirilgan. 1968 yilda uning kashfiyoti metallorganik kimyoning yangi sohasini ochdi.

Tuzilgan tabiiy uran radiatsiyaviy himoya, ballast sifatida, zirhli teshuvchi qobiqlarda va tank zirhlarida ishlatiladi.

Qayta ishlash

Kimyoviy element juda zich (19,1 g/sm3) bo'lsa ham, nisbatan zaif, yonmaydigan moddadir. Darhaqiqat, uranning metall xususiyatlari uni kumush va boshqa haqiqiy metallar va metall bo'lmaganlar o'rtasida joylashtiradiganga o'xshaydi, shuning uchun u strukturaviy material sifatida ishlatilmaydi. Uranning asosiy qiymati uning izotoplarining radioaktiv xossalari va parchalanish qobiliyatidadir. Tabiatda metallning deyarli barchasi (99,27%) 238 U. Qolganlari 235 U (0,72%) va 234 U (0,006%) dan iborat. Ushbu tabiiy izotoplardan faqat 235 U to'g'ridan-to'g'ri neytron nurlanishi bilan parchalanadi. Biroq, u so'rilganida, 238 U 239 U ni hosil qiladi, bu oxir-oqibat yadroviy energiya va yadro qurollari uchun katta ahamiyatga ega bo'lgan parchalanuvchi material bo'lgan 239 Pu ga aylanadi. Yana bir parchalanuvchi izotop, 233 U, 232 Th neytron nurlanishi natijasida hosil bo'lishi mumkin.

Kristal shakllari

Uranning xarakteristikalari uni normal sharoitda ham kislorod va azot bilan reaksiyaga kirishishiga olib keladi. Yuqori haroratlarda u turli xil qotishma metallar bilan reaksiyaga kirishib, intermetalik birikmalar hosil qiladi. Element atomlari hosil qilgan maxsus kristall tuzilmalar tufayli boshqa metallar bilan qattiq eritmalar hosil bo‘lishi kam uchraydi. Xona harorati va erish nuqtasi 1132 °C oralig'ida uran metalli alfa (a), beta (b) va gamma (g) deb nomlanuvchi 3 ta kristalli shaklda mavjud. a- holatidan b-holatga o'tish 668 ° C da va b dan g ga 775 ° C da sodir bo'ladi. g-uran tanasi markazlashgan kub kristalli tuzilishga ega, b esa tetragonal kristall tuzilishga ega. a faza yuqori simmetrik ortorombik tuzilishdagi atomlar qatlamlaridan iborat. Bu anizotrop buzilgan struktura qotishma metall atomlarini uran atomlarini almashtirishga yoki kristall panjarada ular orasidagi bo'shliqni egallashiga yo'l qo'ymaydi. Faqat molibden va niobiy qattiq eritmalar hosil qilishi aniqlandi.

ruda

Yer qobig'ida uranning millionga 2 qismi bor, bu uning tabiatda keng tarqalganligini ko'rsatadi. Okeanlarda ushbu kimyoviy elementning 4,5 × 10 9 tonnasi borligi taxmin qilinadi. Uran 150 dan ortiq turli minerallarning muhim tarkibiy qismidir va yana 50 tasining kichik tarkibiy qismidir. Magmatik gidrotermal tomirlar va pegmatitlarda topilgan birlamchi minerallarga uranit va uning varianti pitchblend kiradi. Bu rudalarda element dioksid shaklida bo'ladi, oksidlanish tufayli UO 2 dan UO 2,67 gacha bo'lishi mumkin. Uran konlaridan boshqa iqtisodiy ahamiyatga ega mahsulotlar autunit (gidratlangan kaltsiy uranilfosfat), tobernit (gidratlangan mis uranilfosfat), koffinit (qora gidratlangan uran silikat) va karnotit (gidratlangan kaliy uranil vanadat).

Maʼlum boʻlgan arzon uran zahiralarining 90% dan ortigʻi Avstraliya, Qozogʻiston, Kanada, Rossiya, Janubiy Afrika, Niger, Namibiya, Braziliya, Xitoy, Moʻgʻuliston va Oʻzbekistonda joylashganligi taxmin qilinmoqda. Yirik konlar Kanadaning Ontario shtatidagi Guron koʻlidan shimolda joylashgan Elliot koʻlining konglomerat togʻ jinslarida va Janubiy Afrikadagi Vitvatersrand oltin konida joylashgan. Qo'shma Shtatlar g'arbiy qismidagi Kolorado platosi va Vayoming havzasidagi qum qatlamlari ham katta uran zahiralariga ega.

Ishlab chiqarish

Uran rudalari yer yuzasiga yaqin va chuqur (300-1200 m) konlarda uchraydi. Er ostida qatlam qalinligi 30 m ga etadi.Boshqa metallar rudalarida bo'lgani kabi uran yer yuzasida yirik yer ko'chirish uskunalari yordamida qazib olinadi, chuqur konlarni o'zlashtirish esa an'anaviy vertikal va qiyalik usullari yordamida amalga oshiriladi. konlar. Uran konsentratining jahon ishlab chiqarishi 2013 yilda 70 ming tonnani tashkil etdi. uran konlari Qozogʻistonda (barcha ishlab chiqarishning 32%), Kanada, Avstraliya, Niger, Namibiya, Oʻzbekiston va Rossiyada joylashgan.

Uran rudalari odatda oz miqdorda uran o'z ichiga olgan minerallarni o'z ichiga oladi va to'g'ridan-to'g'ri pirometallurgiya usullari bilan eritib bo'lmaydi. Buning o'rniga uranni qazib olish va tozalash uchun gidrometallurgiya usullaridan foydalanish kerak. Konsentratsiyani oshirish ishlov berish looplaridagi yukni sezilarli darajada kamaytiradi, ammo ularning hech biri odatiy usullar gravitatsiya, flotatsiya, elektrostatik va hatto qo'lda saralash kabi foydali qazilmalarni qayta ishlash uchun keng qo'llaniladigan boyitish qo'llanilmaydi. Bir nechta istisnolardan tashqari, bu usullar uranni sezilarli darajada yo'qotishiga olib keladi.

Yonayotgan

Uran rudalarini gidrometallurgik qayta ishlash ko'pincha yuqori haroratli kalsinlanish bosqichidan oldin amalga oshiriladi. Kuyish loyni suvsizlantiradi, uglerodli materiallarni olib tashlaydi, oltingugurt birikmalarini zararsiz sulfatlarga oksidlaydi va keyingi qayta ishlashga xalaqit beradigan boshqa qaytaruvchi moddalarni oksidlaydi.

Yuvish

Uran qovurilgan rudalardan ham kislotali, ham ishqoriy suvli eritmalar yordamida olinadi. Barcha yuvish tizimlarining muvaffaqiyatli ishlashi uchun kimyoviy element dastlab barqaror olti valentli shaklda bo'lishi yoki qayta ishlash jarayonida shu holatga oksidlanishi kerak.

Kislota bilan yuvish odatda ruda va likvidant aralashmasini atrof-muhit haroratida 4-48 soat davomida aralashtirish orqali amalga oshiriladi. Maxsus holatlar bundan mustasno, sulfat kislota ishlatiladi. 1,5 pH darajasida yakuniy suyuqlikni olish uchun etarli miqdorda etkazib beriladi. Sulfat kislotani yuvish sxemalari odatda marganets dioksidi yoki xloratdan tetravalent U4+ ni olti valentli uranilga (UO22+) oksidlash uchun foydalanadi. Odatda, U 4+ oksidlanishi uchun taxminan 5 kg marganets dioksidi yoki bir tonna uchun 1,5 kg natriy xlorat etarli. Ikkala holatda ham oksidlangan uran sulfat kislota bilan reaksiyaga kirishib, uranil sulfat kompleksi anion 4- hosil qiladi.

Kaltsit yoki dolomit kabi muhim minerallarni o'z ichiga olgan ruda natriy karbonatning 0,5-1 molyar eritmasi bilan yuviladi. Turli reagentlar o'rganilgan va sinovdan o'tgan bo'lsa-da, uran uchun asosiy oksidlovchi vosita kisloroddir. Odatda ruda havoda atmosfera bosimida va 75-80 °C haroratda o'ziga xos xususiyatlarga bog'liq bo'lgan vaqt davomida yuviladi. kimyoviy tarkibi. Ishqor uran bilan reaksiyaga kirishib, oson eriydigan kompleks ion 4- hosil qiladi.

Kislota yoki karbonatni yuvish natijasida hosil bo'lgan eritmalar keyingi ishlov berishdan oldin aniqlanishi kerak. Loy va boshqa rudali shlaklarni keng miqyosda ajratish samarali flokulyatsiya qiluvchi vositalar, shu jumladan poliakrilamidlar, guar saqichlari va hayvon elimlarini qo'llash orqali amalga oshiriladi.

Ekstraksiya

4- va 4-kompleks ionlari tegishli ion almashinadigan qatron eritmalaridan so'rilishi mumkin. Adsorbsiya va elutsiya kinetikasi, zarrachalar kattaligi, barqarorligi va gidravlik xususiyatlari bilan ajralib turadigan ushbu maxsus qatronlar qattiq to'shak, harakatlanuvchi to'shak, savat qatroni va doimiy qatron kabi turli xil qayta ishlash texnologiyalarida qo'llanilishi mumkin. Odatda, natriy xlorid va ammiak yoki nitrat eritmalari sorblangan uranni elutsiya qilish uchun ishlatiladi.

Uranni kislotali ruda suyuqliklaridan erituvchi bilan ajratib olish mumkin. Sanoatda alkilfosforik kislotalar, shuningdek, ikkilamchi va uchinchi darajali alkilaminlar qo'llaniladi. Odatda, 1 g/l dan ortiq uranni o'z ichiga olgan kislota filtratlari uchun ion almashish usullaridan ko'ra erituvchi ekstraktsiyasi afzalroqdir. Biroq, bu usul karbonat bilan yuvishda qo'llanilmaydi.

Keyin uran nitrat kislotada eritilib, uranil nitrat hosil qiladi, ekstraksiya qilinadi, kristallanadi va UO 3 trioksidini hosil qilish uchun kaltsiylanadi. Qaytarilgan dioksid UO2 ftor vodorod bilan reaksiyaga kirishib, tetaftorid UF4 hosil qiladi, undan uran metalli 1300 °C haroratda magniy yoki kaltsiy bilan qaytariladi.

Tetraflorid 350 °C da ftorlangan bo'lishi mumkin, bu UF 6 geksaftoridini hosil qiladi, u boyitilgan uran-235 ni gazsimon diffuziya, gaz santrifüjlash yoki suyuq termal diffuziya orqali ajratish uchun ishlatiladi.

Uran juda tipik aktinid emas, uning besh valentlik holati ma'lum - 2+ dan 6+ gacha. Ba'zi uran birikmalari xarakterli rangga ega. Shunday qilib, uch valentli uranning eritmalari qizil, to‘rt valentli uran yashil, olti valentli uran esa uranil ioni (UO 2) 2+ shaklida mavjud bo‘lib, eritmalarni sariq rangga bo‘yadi... Olti valentli uran ko‘plab organik moddalar bilan birikmalar hosil qilishi haqiqatdir. murakkablashtiruvchi moddalar, 92-sonli elementni olish texnologiyasi uchun juda muhim bo'lib chiqdi.

Uran ionlarining tashqi elektron qobig'i doimo to'liq to'ldirilganligi xarakterlidir; Valentlik elektronlari oldingi elektron qatlamda, 5f pastki qavatda joylashgan. Agar uranni boshqa elementlar bilan solishtirsak, plutoniy unga eng o'xshashligi aniq. Ularning asosiy farqi uranning katta ionli radiusidir. Bundan tashqari, plutoniy tetravalent holatda, uran esa olti valentli holatda eng barqarordir. Bu ularni ajratishga yordam beradi, bu juda muhim: plutoniy-239 yadro yoqilg'isi faqat urandan, uran-238ning energiya nuqtai nazaridan balastdan olinadi. Plutoniy uran massasida hosil bo'ladi va ularni ajratish kerak!

Biroq, avvalo, rudadan boshlab, uzoq texnologik zanjirdan o'tib, uranning bu juda massasini olishingiz kerak. Odatda ko'p komponentli, uran kambag'al ruda.

Og'ir elementning engil izotopi

92-sonli elementni olish haqida gapirganda, biz ataylab bir muhim bosqichni o'tkazib yubordik. Ma'lumki, barcha uran yadroviy zanjir reaktsiyasini qo'llab-quvvatlashga qodir emas. Tabiiy izotoplar aralashmasining 99,28 foizini tashkil etuvchi Uran-238 bunga qodir emas. Shu sababli, uran-238 plutoniyga aylanadi va uran izotoplarining tabiiy aralashmasini ajratib olishga yoki termal neytronlarni parchalashga qodir bo'lgan uran-235 izotopi bilan boyitishga intiladi.

Uran-235 va uran-238 ni ajratishning ko'plab usullari ishlab chiqilgan. Gaz diffuziya usuli ko'pincha qo'llaniladi. Uning mohiyati shundaki, agar ikkita gaz aralashmasi g'ovakli bo'linma orqali o'tkazilsa, u holda yorug'lik tezroq o'tadi. 1913 yilda F. Aston shu tarzda neon izotoplarini qisman ajratgan.

Oddiy sharoitlarda ko'pchilik uran birikmalari qattiq moddalar va faqat juda yuqori haroratlarda, izotoplarni ajratishning hech qanday nozik jarayonlari haqida gap bo'lishi mumkin bo'lmaganda, gaz holatiga aylanishi mumkin. Biroq, uranning ftor bilan rangsiz birikmasi, UF 6 geksaftorid allaqachon 56,5 ° C da (atmosfera bosimida) sublimatsiyalanadi. UF 6 eng uchuvchan uran birikmasidir va uning izotoplarini gazsimon diffuziya bilan ajratish uchun eng mos keladi.

Uran geksaflorid yuqori kimyoviy faollik bilan ajralib turadi. Quvurlar, nasoslar, konteynerlarning korroziyasi, mexanizmlarni moylash bilan o'zaro ta'siri - diffuziya o'simliklarini yaratuvchilar engib o'tishlari kerak bo'lgan muammolarning kichik, ammo ta'sirli ro'yxati. Biz bundan ham jiddiyroq qiyinchiliklarga duch keldik.

Uran izotoplarining tabiiy aralashmasini ftorlash natijasida olingan uran geksaftoridini "diffuziya" nuqtai nazaridan molekulyar massalari juda o'xshash bo'lgan ikkita gaz aralashmasi deb hisoblash mumkin - 349 (235+19*6) va 352 (238) +19*6). Molekulyar og'irligi bo'yicha bir oz farq qiladigan gazlar uchun bir diffuziya bosqichida maksimal nazariy ajratish koeffitsienti atigi 1,0043 ni tashkil qiladi. Haqiqiy sharoitda bu qiymat kamroq. Ma’lum bo‘lishicha, uran-235 konsentratsiyasini bir necha ming diffuziya bosqichlari yordamidagina 0,72 dan 99 foizgacha oshirish mumkin. Shuning uchun uran izotoplarini ajratish zavodlari bir necha o'nlab gektar maydonni egallaydi. Zavodlarning ajratish kaskadlaridagi gözenekli qismlarning maydoni taxminan bir xil kattalik tartibiga ega.

Uranning boshqa izotoplari haqida qisqacha

Tabiiy uranga uran-235 va uran-238dan tashqari uran-234 kiradi. Ushbu noyob izotopning ko'pligi kasrdan keyin to'rtta nolga ega bo'lgan raqam sifatida ifodalanadi. Uran-233 sun'iy izotopi ancha qulayroqdir. U yadroviy reaktorning neytron oqimida toriyni nurlantirish orqali olinadi:

232 90 Th + 10n → 233 90 Th -b-→ 233 91 Pa -b-→ 233 92 U
Yadro fizikasining barcha qoidalariga ko'ra, uran-233 g'alati izotop sifatida termal neytronlarga bo'linadi. Va eng muhimi, uran-233 reaktorlarida yadro yoqilg'isining kengaytirilgan ko'payishi sodir bo'lishi mumkin (va sodir bo'ladi). An'anaviy termal neytron reaktorida! Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, toriy reaktorida bir kilogramm uran-233 yonganda, unda 1,1 kg yangi uran-233 to'planishi kerak. Mo''jiza, va bu hammasi! Biz bir kilogramm yoqilg'ini yoqib yubordik, ammo yoqilg'i miqdori kamaymadi.

Biroq, bunday mo''jizalar faqat yadro yoqilg'isi bilan mumkin.

Termal neytron reaktorlaridagi uran-toriy sikli tez neytronli reaktorlarda yadro yoqilg'isini qayta ishlab chiqarish uchun uran-plutoniy siklining asosiy raqobatchisidir...Aslida, faqat shu tufayligina 90-sonli element - toriy toifasiga kirdi. strategik material.

Uranning boshqa sun'iy izotoplari muhim rol o'ynamaydi. Faqat uran-239 - uran-238 plutoniy-239 o'zgarishlar zanjiridagi birinchi izotopni eslatib o'tish kerak. Uning yarim yemirilish davri atigi 23 minut.

Uranning massa soni 240 dan ortiq bo'lgan izotoplari zamonaviy reaktorlarda hosil bo'lishga ulgurmaydi. Uran-240 ning ishlash muddati juda qisqa va u neytronni ushlashga ulgurmasdanoq parchalanadi.

Termoyadro portlashining o'ta kuchli neytron oqimlarida uran yadrosi soniyaning milliondan bir qismida 19 tagacha neytronni ushlab turishga muvaffaq bo'ladi. Bunda massa soni 239 dan 257 gacha bo'lgan uran izotoplari tug'iladi.Ularning mavjudligi uzoq transuran elementlari - og'ir uran izotoplarining avlodlari - termoyadro portlashi mahsulotida paydo bo'lishidan bilib olingan. "Jins asoschilari" ning o'zlari beta-parchalanish uchun juda beqaror va portlash natijasida aralashtirilgan tog 'jinslaridan yadroviy reaktsiyalar mahsulotlari ajralmasidan ancha oldin yuqori elementlarga o'tishadi.

Zamonaviy termal reaktorlar uran-235 ni yoqadi. Mavjud tez neytron reaktorlarida umumiy izotop - uran-238 yadrolarining energiyasi chiqariladi va agar energiya haqiqiy boylik bo'lsa, uran yadrolari yaqin kelajakda insoniyatga foyda keltiradi: № 92 elementning energiyasi. mavjudligimizning asosiga aylanadi.

Uran va uning hosilalari faqat tinch elektr stansiyalarining yadro reaktorlarida yonishini, sekin, tutunsiz va olovsiz yonishini ta'minlash hayotiy muhim ahamiyatga ega.

URANNING YANA MANBA. Hozirgi vaqtda u dengiz suviga aylangan. Uranni maxsus sorbentlar: titan oksidi yoki ma'lum reagentlar bilan ishlov berilgan akril tolalar yordamida suvdan ajratib olish uchun tajriba-sanoat qurilmalari allaqachon ishlamoqda.

KIM QANCHA. 80-yillarning boshlarida kapitalistik mamlakatlarda uran ishlab chiqarish yiliga 50 000 g ni tashkil etdi (U3Os hisobida). Ushbu mablag'ning uchdan bir qismi AQSh sanoati tomonidan ta'minlangan. Ikkinchi o‘rinda Kanada, uchinchi o‘rinda Janubiy Afrika joylashgan. Nigor, Gabon, Namibiya. Evropa davlatlaridan Frantsiya eng ko'p uran va uning birikmalarini ishlab chiqaradi, ammo uning ulushi AQShdan deyarli etti baravar kam edi.

NOAN'anaviy BOG'LANISHLAR. Uran va plutoniy kimyosi temir kabi an'anaviy elementlar kimyosiga qaraganda yaxshiroq o'rganilganligi asossiz bo'lmasa-da, kimyogarlar hali ham yangi uran birikmalarini kashf qilmoqdalar. Shunday qilib, 1977 yilda "Radiokimiya" jurnali, XIX jild, №. 6 ikkita yangi uranil birikmasi haqida xabar berdi. Ularning tarkibi MU02(S04)2-SH20, bu erda M ikki valentli marganets yoki kobalt ionidir. X-nurlarining diffraktsiya naqshlari yangi birikmalar ikkita o'xshash tuzlarning aralashmasi emas, balki qo'sh tuzlar ekanligini ko'rsatdi.

Maqolaning mazmuni

URAN, U (uran), aktinidlar oilasining metall kimyoviy elementi bo'lib, u Ac, Th, Pa, U va transuran elementlarini (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) o'z ichiga oladi. Uran yadroviy qurol va yadroviy energetikada qo'llanilishi tufayli mashhurlikka erishdi. Uran oksidi shisha va keramika buyumlarini bo'yash uchun ham ishlatiladi.

Tabiatda bo'lish.

Yer qobig'idagi uran miqdori 0,003% bo'lib, u yerning sirt qatlamida to'rt turdagi konlar shaklida uchraydi. Birinchidan, bular uranga juda boy, ammo kamdan-kam uchraydigan uranit yoki uran qatroni (uran dioksidi UO 2) tomirlari. Ular radiy konlari bilan birga keladi, chunki radiy uranning izotopik parchalanishining bevosita mahsulotidir. Bunday tomirlar Zaire, Kanada (Buyuk ayiq ko'li), Chexiya va Frantsiyada joylashgan. Uranning ikkinchi manbai toriy va uran rudalarining konglomeratlari va boshqa muhim minerallar rudalaridir. Konglomeratlar odatda qayta tiklanadigan etarli miqdorda oltin va kumushni o'z ichiga oladi, uran va toriy ular bilan bog'liq elementlardir. Bu rudalarning yirik konlari Kanada, Janubiy Afrika, Rossiya va Avstraliyada joylashgan. Uranning uchinchi manbai bu karnotit mineraliga (kaliy uranil vanadat) boy bo'lgan cho'kindi jinslar va qumtoshlar bo'lib, urandan tashqari, sezilarli miqdorda vanadiy va boshqa elementlarni o'z ichiga oladi. Bunday rudalar AQShning g'arbiy shtatlarida uchraydi. Temir-uran slanetslari va fosfat rudalari cho'kindilarning to'rtinchi manbasini tashkil qiladi. Shvetsiya slanetslarida boy konlar topilgan. Marokash va Amerika Qo'shma Shtatlaridagi ba'zi fosfat rudalarida sezilarli miqdorda uran mavjud va Angola va Markaziy Afrika Respublikasidagi fosfat konlari uranga yanada boy. Ko'pgina qo'ng'ir toshlar va ba'zi ko'mirlarda odatda uran aralashmalari mavjud. Uranga boy qoʻngʻir tosh konlari Shimoliy va Janubiy Dakotada (AQSh), Ispaniya va Chexiyada bitum koʻmirlari topilgan.

Ochilish.

Uran 1789 yilda nemis kimyogari M. Klaprot tomonidan kashf etilgan bo'lib, u elementni 8 yil oldin Uran sayyorasining kashf etilishi sharafiga nomlagan. (Klaprot o‘z davrining yetakchi kimyogari bo‘lgan; u boshqa elementlarni, jumladan, Ce, Ti va Zr ni ham kashf etgan.) Aslida Klaprot moddasi elementar uran emas, balki uning oksidlangan shakli bo‘lib, elementar uran birinchi bo‘lib olingan. fransuz kimyogari E. .Peligo 1841 yilda kashf etilgan paytdan boshlab 20-asrgacha. uran ko'p bo'lsa-da, hozirgidek ma'noga ega emas edi jismoniy xususiyatlar, shuningdek atom massasi va zichligi aniqlandi. 1896 yilda A. Bekkerel uran tuzlarida zulmatda fotografik plitani yorituvchi nurlanish borligini aniqladi. Bu kashfiyot kimyogarlarni radioaktivlik sohasidagi tadqiqotlarni faollashtirdi va 1898 yilda frantsuz fiziklarining turmush o'rtoqlari P.Kyuri va M.Sklodovska-Kyuri radioaktiv elementlarning poloniy va radiy tuzlarini, E.Rezerford, F.Soddi, K.Fayanslarni ajratib olishdi. va boshqa olimlar radioaktiv parchalanish nazariyasini yaratdilar, bu nazariya zamonaviy yadro kimyosi va yadro energetikasiga asos soldi.

Uranning birinchi qo'llanilishi.

Uran tuzlarining radioaktivligi ma'lum bo'lsa-da, uning rudalari shu asrning birinchi uchdan uchdan birida faqat unga hamroh bo'lgan radiy olish uchun ishlatilgan va uran istalmagan qo'shimcha mahsulot hisoblangan. Uning qo'llanilishi asosan keramika texnologiyasi va metallurgiyada jamlangan; Uran oksidlari shishani och sariqdan to quyuq yashil ranggacha bo'lgan ranglarda bo'yash uchun keng qo'llanilgan, bu esa arzon shisha ishlab chiqarishni rivojlantirishga yordam berdi. Bugungi kunda ushbu sohalarning mahsulotlari ultrabinafsha nurlar ostida floresan sifatida aniqlanadi. Birinchi jahon urushi davrida va undan ko'p o'tmay, karbid ko'rinishidagi uran Mo va V ga o'xshash asbob po'latlarini ishlab chiqarishda ishlatilgan; 4-8% uran volfram o'rnini egalladi, o'sha paytda ishlab chiqarish cheklangan edi. 1914-1926 yillarda asbob-uskunalar po'latlarini olish uchun yiliga 30% gacha (massa) U bo'lgan bir necha tonna ferrouran ishlab chiqarilardi.Ammo urandan bunday foydalanish uzoq davom etmadi.

Uranning zamonaviy qo'llanilishi.

Uran sanoati 1939 yilda, 235 U uran izotopining bo'linishi amalga oshirilgandan so'ng shakllana boshladi, bu 1942 yil dekabr oyida uran bo'linishining boshqariladigan zanjirli reaktsiyalarini texnik amalga oshirishga olib keldi. Bu atom yoshining tug'ilishi edi. , uran ahamiyatsiz elementdan eng ko'p elementga aylanganda muhim elementlar jamiyat hayotida. Uranning atom bombasini ishlab chiqarish uchun harbiy ahamiyati va yadroviy reaktorlarda yoqilg'i sifatida ishlatilishi uranga bo'lgan talabning astronomik darajada oshishiga sabab bo'ldi. Buyuk Ayiq ko'li (Kanada) cho'kindilari tarixiga asoslangan uranga bo'lgan talabning o'sishi xronologiyasi qiziq. 1930 yilda bu ko'lda uran oksidlari aralashmasi bo'lgan qatron aralashmasi topilgan, 1932 yilda bu hududda radiyni tozalash texnologiyasi yo'lga qo'yilgan. Har bir tonna rudadan (qatron aralashmasi) 1 g radiy va yarim tonnaga yaqin qo'shimcha mahsulot - uran konsentrati olindi. Biroq, radiy kam edi va uni qazib olish to'xtatildi. 1940 yildan 1942 yilgacha ishlab chiqarish qayta tiklandi va uran rudasi AQShga jo'natila boshlandi. 1949 yilda xuddi shunday uranni tozalash, ba'zi yaxshilanishlar bilan, sof UO 2 ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. Bu ishlab chiqarish o'sdi va uran ishlab chiqarish bo'yicha eng yirik korxonalardan biri hisoblanadi.

Xususiyatlari.

Uran tabiatdagi eng og'ir elementlardan biridir. Sof metall juda zich, egiluvchan, past elektr o'tkazuvchanligi bilan elektropozitiv va yuqori reaktivdir.

Uran uchta allotropik modifikatsiyaga ega: a-uran (ortoromb kristalli hujayra), xona haroratidan 668 ° C gacha bo'lgan oraliqda mavjud; b-uran (tetragonal tipdagi murakkab kristall panjara), 668–774° S oraligʻida barqaror; g-uran (tanaga markazlashtirilgan kubik kristall panjara), 774°C dan erish nuqtasigacha (1132°C) barqaror. Uranning barcha izotoplari beqaror bo'lgani uchun uning barcha birikmalari radioaktivlikni namoyon qiladi.

Uranning izotoplari

238 U, 235 U, 234 U tabiatda 99,3:0,7:0,0058 nisbatda, 236 U esa iz miqdorda uchraydi. Uranning 226 U dan 242 U gacha bo'lgan barcha boshqa izotoplari sun'iy ravishda olinadi. 235 U izotopi ayniqsa muhimdir. Sekin (termik) neytronlar ta'sirida u bo'linadi va juda katta energiya chiqaradi. 235 U ning to'liq bo'linishi 2H 10 7 kVt soat / kg "issiqlik energiyasi ekvivalenti" ni chiqarishga olib keladi. 235 U ning bo'linishi nafaqat katta miqdorda energiya ishlab chiqarish, balki boshqa muhim aktinid elementlarini sintez qilish uchun ham ishlatilishi mumkin. Tabiiy izotop uran yadroviy reaktorlarda 235 U bo'linishi natijasida hosil bo'lgan neytronlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin, zanjir reaktsiyasi talab qilmaydigan ortiqcha neytronlar esa boshqa tabiiy izotop tomonidan ushlanib, plutoniy hosil bo'lishiga olib keladi:

238 U tez neytronlar bilan bombardimon qilinganda quyidagi reaktsiyalar sodir bo'ladi:

Ushbu sxemaga ko'ra, eng keng tarqalgan 238 U izotopini plutoniy-239 ga aylantirish mumkin, u 235 U kabi sekin neytronlar ta'sirida bo'linishga qodir.

Hozirda olingan katta raqam uranning sun'iy izotoplari. Ular orasida 233 U ayniqsa diqqatga sazovordir, chunki u sekin neytronlar bilan o'zaro ta'sirlashganda ham parchalanadi.

Uranning ba'zi boshqa sun'iy izotoplari ko'pincha kimyoviy va fizik tadqiqotlarda radioaktiv izlovchi sifatida ishlatiladi; bu birinchi navbatda b- emitent 237 U va a- emitent 232 U.

Ulanishlar.

Uran yuqori reaktiv metal boʻlib, oksidlanish darajasi +3 dan +6 gacha, faollik qatoriga koʻra berilliyga yaqin, barcha nometallar bilan oʻzaro taʼsir qiladi va Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg bilan intermetall birikmalar hosil qiladi. , Mg, Ni, Pb, Sn va Zn. Nozik maydalangan uran ayniqsa reaktivdir va 500 ° C dan yuqori haroratlarda u ko'pincha uran gidridiga xos bo'lgan reaktsiyalarga kiradi. Bo'lak uran yoki talaş 700-1000 ° C da yorqin yonadi va uran bug'i allaqachon 150-250 ° C da yonadi; uran 200-400 ° C da HF bilan reaksiyaga kirishib, UF 4 va H 2 ni hosil qiladi. Uran konsentrlangan HF yoki H 2 SO 4 va 85% H 3 PO 4 da 90 ° C da ham sekin eriydi, lekin konsentratsiya bilan oson reaksiyaga kirishadi. HCl va HBr yoki HI bilan kamroq faol. Uranning suyultirilgan va konsentrlangan HNO 3 bilan eng faol va tezkor reaktsiyalari uranil nitrat hosil bo'lishi bilan sodir bo'ladi ( pastga qarang). HCl ishtirokida uran organik kislotalarda tez eriydi va organik U4+ tuzlarini hosil qiladi. Oksidlanish darajasiga ko'ra uran bir necha turdagi tuzlarni hosil qiladi (ular orasida eng muhimi U 4+ bilan, ulardan biri UCl 4 oson oksidlanadigan yashil tuzdir); UO 2 (NO 3) 2 tipidagi uranil tuzlari (radikal UO 2 2+) sariq rangda va yashil floresan rangda. Uranil tuzlari amfoter oksidi UO 3 (sariq rang) kislotali muhitda eritilishi natijasida hosil bo'ladi. Ishqoriy muhitda UO 3 Na 2 UO 4 yoki Na 2 U 2 O 7 kabi uranatlar hosil qiladi. Oxirgi birikma ("sariq uranil") chinni sirlarini ishlab chiqarishda va lyuminestsent oynalar ishlab chiqarishda ishlatiladi.

Uran galogenidlari 1940-1950 yillarda keng o'rganilgan, chunki ular atom bombasi yoki yadro reaktori uchun uran izotoplarini ajratish usullarini ishlab chiqishda ishlatilgan. Uran triflorid UF 3 UF 4 ning vodorod bilan qaytarilishi natijasida olingan, uran tetraflorid UF 4 esa HF ning UO 3 yoki U 3 O 8 kabi oksidlari bilan reaksiyaga kirishishi yoki uranil birikmalarini elektrolitik qaytarilishi natijasida turli usullar bilan olinadi. Uran geksaflorid UF 6 elementar ftor bilan U yoki UF 4 ni ftorlash yoki UF 4 ga kislorod ta'sirida olinadi. Heksaflorid 64 ° C (1137 mm Hg) da yuqori sinishi indeksiga ega shaffof kristallar hosil qiladi; birikma uchuvchan (normal bosim ostida u 56,54 ° S da sublimatsiyalanadi). Uran oksogalidlari, masalan, oksofloridlar, UO 2 F 2 (uranil ftorid), UOF 2 (uran oksidi diftorid) tarkibiga ega.

Iroqning BMTdagi elchisi xabarida Muhammad Ali al-Hakim 9 iyul kuni IShID ekstremistlari (Iroq va Shom Islom Davlati) ularning ixtiyorida ekani aytiladi. MAGATE (Atom energiyasi bo'yicha xalqaro agentlik) Iroq tomonidan ilgari qo'llanilgan yadroviy moddalar past zaharli xususiyatlarga ega ekanligini va shuning uchun islomchilar tomonidan qo'lga kiritilgan materiallarni e'lon qilishga shoshildi.

Vaziyatdan xabardor AQSh hukumatidagi manbaning Reyter agentligiga aytishicha, jangarilar o‘g‘irlagan uran katta ehtimol bilan boyitilmagan va shuning uchun yadroviy qurol yasashda qo‘llanilmaydi. Iroq rasmiylari ushbu voqea haqida Birlashgan Millatlar Tashkilotini rasman xabardor qildi va ularni “uning qo‘llanilishi tahdidining oldini olishga” chaqirdi, deb yozadi “RIA Novosti”.

Uran birikmalari juda xavflidir. AiF.ru aynan nima, shuningdek, kim va qanday yadro yoqilg'isini ishlab chiqarishi mumkinligi haqida gapiradi.

Uran nima?

Uran - atom raqami 92 bo'lgan kimyoviy element, kumush-oq yaltiroq metall, davriy jadvalda U belgisi bilan belgilangan. Uning sof shaklida u po'latdan biroz yumshoqroq, egiluvchan, egiluvchan, er qobig'ida (litosferada) joylashgan. ) va dengiz suvida va uning sof shaklida amalda uchramaydi. Yadro yoqilg'isi uran izotoplaridan tayyorlanadi.

Uran ogʻir, kumushsimon oq, yaltiroq metalldir. Foto: Commons.wikimedia.org / Asl yuklovchi en.wikipedia saytida Zxctypo edi.

Uranning radioaktivligi

1938 yilda nemis fiziklar Otto Xan va Fritz Strassmann uran yadrosini neytronlar bilan nurlantirdi va kashfiyot qildi: erkin neytronni tutib, uran izotopi yadrosi parchalar va nurlanishning kinetik energiyasi tufayli juda katta energiya ajratadi. 1939-1940 yillarda Yuliy Xariton Va Yakov Zeldovich birinchi marta tabiiy uranni uran-235 bilan ozgina boyitish bilan atom yadrolarining uzluksiz boʻlinishi uchun sharoit yaratish, yaʼni jarayonga zanjirli xususiyat berish mumkinligini nazariy jihatdan tushuntirdi.

Boyitilgan uran nima?

Boyitilgan uran - bu yordamida ishlab chiqariladigan uran urandagi 235U izotopining ulushini oshirishning texnologik jarayoni. Natijada tabiiy uran boyitilgan uran va kamaygan uranga bo'linadi. Tabiiy urandan 235U va 234U ajratib olingandan so'ng, qolgan material (uran-238) 235 izotopida kamayganligi uchun "tushgan uran" deb ataladi. Ba'zi ma'lumotlarga ko'ra, Qo'shma Shtatlarda 560 000 tonnaga yaqin kamaygan geksaftorid (UF6) mavjud. Tuzilgan uran tabiiy uranga qaraganda ikki baravar radioaktivdir, bu asosan undan 234U olib tashlanishi tufayli. Uranning asosiy ishlatilishi energiya ishlab chiqarish bo'lganligi sababli, kamaygan uran kam iste'mol qilinadigan, past iqtisodiy qiymatga ega mahsulotdir.

Yadro energiyasida faqat boyitilgan uran ishlatiladi. Uranning eng ko'p qo'llaniladigan izotopi 235U bo'lib, unda o'z-o'zidan barqaror yadro zanjiri reaktsiyasi mumkin. Shuning uchun bu izotop yadroviy reaktorlarda va yadro qurollarida yoqilg'i sifatida ishlatiladi. Tabiiy urandan U235 izotopini ajratib olish murakkab texnologiya bo'lib, uni ko'p mamlakatlar ham amalga oshira olmaydi. Uranni boyitish atom yadro qurollarini - bir fazali yoki bir bosqichli portlovchi qurilmalarni ishlab chiqarishga imkon beradi, bunda asosiy energiya chiqishi engilroq elementlarni hosil qilish uchun og'ir yadrolarning bo'linishi yadro reaktsiyasidan kelib chiqadi.

Toriydan reaktorlarda sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan uran-233 (toriy-232 neytronni ushlab, toriy-233 ga aylanadi, u protaktiniy-233 ga, so'ngra uran-233 ga aylanadi) kelajakda yadroviy energiya uchun umumiy yadro yoqilg'isiga aylanishi mumkin. zavodlar (hozirda ushbu nuklidni yoqilg'i sifatida ishlatadigan reaktorlar mavjud, masalan, Hindistonda KAMINI) va ishlab chiqarish atom bombalari(kritik massa taxminan 16 kg).

Taxminan 20 mm diametrli 30 mm kalibrli snaryadning yadrosi (A-10 samolyotining GAU-8 quroli) kamaygan urandan qilingan. Foto: Commons.wikimedia.org / Asl yuklovchi en.wikipedia saytida Nrcprm2026 edi

Qaysi davlatlar boyitilgan uran ishlab chiqaradi?

• Fransiya
• Germaniya
• Gollandiya
• Angliya
• Yaponiya
• Rossiya
• Xitoy
• Pokiston
• Braziliya

Jahon uran ishlab chiqarishning 94% ni ishlab chiqaruvchi 10 ta davlat. Foto: Commons.wikimedia.org / KarteUrangewinnung

Nima uchun uran birikmalari xavfli?

Uran va uning birikmalari zaharli hisoblanadi. Uran va uning birikmalarining aerozollari ayniqsa xavflidir. Suvda eriydigan uran birikmalarining aerozollari uchun havodagi maksimal ruxsat etilgan kontsentratsiya (MPC) 0,015 mg/m³, uranning erimaydigan shakllari uchun MAC 0,075 mg/m³ ni tashkil qiladi. Uran tanaga kirganda, u umumiy hujayrali zahar bo'lib, barcha organlarga ta'sir qiladi. Uran, boshqa ko'plab og'ir metallar kabi, oqsillar bilan, birinchi navbatda, aminokislotalarning sulfid guruhlari bilan deyarli qaytarib bo'lmaydigan tarzda bog'lanib, ularning funktsiyasini buzadi. Uranning molekulyar ta'sir mexanizmi uning ferment faolligini bostirish qobiliyati bilan bog'liq. Buyraklar birinchi navbatda ta'sirlanadi (siydikda oqsil va shakar paydo bo'ladi, oliguriya). Surunkali intoksikatsiya bilan gematopoez va asab tizimining buzilishi mumkin.

Urandan tinch maqsadlarda foydalanish

• Uranning ozgina qo'shilishi stakanga chiroyli sariq-yashil rang beradi.
• Natriy uran rangtasvirda sariq pigment sifatida ishlatiladi.
• Uran birikmalari chinni va keramik sir va emallarga bo'yash uchun bo'yoq sifatida ishlatilgan (oksidlanish darajasiga qarab sariq, jigarrang, yashil va qora ranglarda bo'yalgan).
• 20-asrning boshlarida uranil nitrat negativlarni va rangni (tonni) pozitivlarni (fotografik nashrlarni) jigarrang yaxshilash uchun keng qo'llanilgan.
• Kuchli magnitostriktiv materiallar sifatida temir va kamaygan uran (uran-238) qotishmalaridan foydalaniladi.

Izotop - bu bir xil atom (tartib) raqamiga ega, ammo massa raqamlari har xil bo'lgan kimyoviy elementning turli xil atomlari.

Davriy sistemaning III guruh elementi, aktinidlarga mansub; og'ir, ozgina radioaktiv metall. Toriy ba'zan o'zgarmas rol o'ynaydigan bir qator ilovalarga ega. Ushbu metalning elementlarning davriy tizimidagi o'rni va yadro tuzilishi uning atom energiyasidan tinch maqsadlarda foydalanish sohasida qo'llanilishini oldindan belgilab qo'ydi.

*** Oliguriya (yunoncha oligos - kichik va Ouron - siydik) - buyraklar tomonidan chiqariladigan siydik miqdorining kamayishi.

URAN (kimyoviy element) URAN (kimyoviy element)

URAN (lat. Uran), U ("uran" deb o'qing), atom raqami 92, atom massasi 238,0289 bo'lgan radioaktiv kimyoviy element. Aktinoid. Tabiiy uran uchta izotop aralashmasidan iborat: 238 U, 99,2739%, yarim yemirilish davri T 1/2 = 4,51 10 9 yil, 235 U, 0,7024%, yarim yemirilish davri T 1/2 = 7,13 10 8 yil, 234 U, 0,0057%, yarim yemirilish davri bilan T 1/2 = 2,45 10 5 yil. 238 U (uran-I, UI) va 235 U (aktinouran, AcU) radioaktiv qatorning asoschilaridir. Massa soni 227-240 bo'lgan sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan 11 ta radionukliddan uzoq umr ko'radigan 233 U ( T 1/2 = 1,62 10 5 yil), u toriyning neytron nurlanishi bilan olinadi. (sm. TORIUM).
Uchta tashqi elektron qatlamning konfiguratsiyasi 5 s 2 p 6 d 10 f 3 6s 2 p 6 d 1 7 s 2 , uran ga tegishli f-elementlar. Elementlarning davriy sistemasining 7-davrida IIIB guruhida joylashgan. Birikmalarda u +2, +3, +4, +5 va +6 oksidlanish darajalarini, II, III, IV, V va VI valentliklarni namoyon qiladi.
Neytral uran atomining radiusi 0,156 nm, ionlar radiusi: U 3 + - 0,1024 nm, U 4 + - 0,089 nm, U 5 + - 0,088 nm va U 6+ - 0,083 nm. Atomning ketma-ket ionlanish energiyalari 6,19, 11,6, 19,8, 36,7 eV ga teng. Paulingga ko'ra elektronegativlik (sm. PAULING Linus) 1,22.
Kashfiyot tarixi
Uran 1789 yilda nemis kimyogari M. G. Klaprot tomonidan kashf etilgan (sm. KLAPROT Martin Geynrix)"qatron aralashmasi" mineralini o'rganayotganda. U V. Gerschel tomonidan kashf etilgan Uran sayyorasi sharafiga nomlangan (sm. HERSCHEL) 1781 yilda. Metall holatda uranni 1841 yilda frantsuz kimyogari E. Peligot olgan. (sm. PELIGOT Eugene Melchior) UCl 4 ni kaliy metall bilan kamaytirishda. Uranning radioaktiv xossalarini 1896 yilda fransuz A.Bekkerel kashf etgan. (sm. BEKQUEREL Antuan Anri).
Dastlab, uranning atom massasi 116 ga teng bo'lgan, ammo 1871 yilda D. I. Mendeleyev (sm. MENDELEEV Dmitriy Ivanovich) Men buni ikki barobar oshirish kerak degan xulosaga keldim. Atom raqamlari 90 dan 103 gacha bo'lgan elementlar kashf etilgandan so'ng amerikalik kimyogari G. Siborg (sm. SEABORG Glenn Teodor) bu elementlar (aktinidlar) degan xulosaga keldi. (sm. ACTINOIDLAR) Uni davriy sistemada aktiniy No 89 element bilan bir katakka joylashtirish to'g'riroq. Ushbu tartibga solish aktinidlarning 5 ni yakunlashiga bog'liq f- elektron pastki daraja.
Tabiatda bo'lish
Uran yer qobig'ining granit qatlami va cho'kindi qobig'i uchun xarakterli elementdir. Yer qobig'idagi tarkib og'irligi bo'yicha 2,5·10 -4% ni tashkil qiladi. Dengiz suvida uran kontsentratsiyasi 10-9 g/l dan kam, dengiz suvida jami 10 9 dan 10 10 tonnagacha uran mavjud. Uran yer qobig'ida erkin holda topilmaydi. 100 ga yaqin uran minerallari ma'lum bo'lib, ulardan eng muhimi pitchblend U 3 O 8 va uranitdir. (sm. URANINIT)(U,Th)O 2, uran smola rudasi (tarkibida oʻzgaruvchan tarkibli uran oksidlari mavjud) va tyuyamunit Ca[(UO 2) 2 (VO 4) 2 ] 8H 2 O.
Kvitansiya
Uran tarkibida 0,05-0,5% U boʻlgan uran rudalaridan olinadi. Uranni qazib olish konsentrat olishdan boshlanadi. Rudalar sulfat, nitrat kislota yoki ishqor eritmalari bilan yuviladi. Olingan eritma har doim boshqa metallarning aralashmalarini o'z ichiga oladi. Uranni ulardan ajratishda ularning oksidlanish-qaytarilish xossalaridagi farqlardan foydalaniladi. Oksidlanish-qaytarilish jarayonlari ion almashinuvi va ekstraktsiya jarayonlari bilan birlashtiriladi.
Olingan eritmadan uran metallotermik usul yordamida oksid yoki tetraflorid UF 4 shaklida olinadi:
UF 4 + 2Mg = 2MgF 2 + U
Olingan uranda oz miqdorda bor aralashmalari mavjud (sm. BOR (kimyoviy element)), kadmiy (sm. CADMIUM) va boshqa ba'zi elementlar, reaktor zaharlari deb ataladi. Yadro reaktorining ishlashi davomida hosil bo'lgan neytronlarni o'zlashtirib, ular uranni yadro yoqilg'isi sifatida ishlatish uchun yaroqsiz holga keltiradi.
Nopoklardan qutulish uchun uran metalli eritiladi azot kislotasi, uranil nitrat UO 2 (NO 3) 2 ni olish. Uranilnitrat tributilfosfat bilan suvli eritmasidan olinadi. Ekstraktdan tozalash mahsuloti yana uran oksidi yoki tetrafloridga aylanadi, undan metall yana olinadi.
Uranning bir qismi ishlatilgan yadro yoqilg'isini reaktorda qayta tiklash yo'li bilan olinadi. Uranni qayta tiklash bo'yicha barcha operatsiyalar masofadan turib amalga oshiriladi.
Fizikaviy va kimyoviy xossalari
Uran kumush-oq yaltiroq metalldir. Uran metalli uchta allotropik shaklda mavjud (sm. ALLOTROPIYA) modifikatsiyalar. Ortorombik panjara bilan a-modifikatsiyasi 669 ° C gacha barqaror, parametrlar A= 0,2854nm, V= 0,5869 nm va Bilan= 0,4956 nm, zichligi 19,12 kg/dm3. 669 ° C dan 776 ° C gacha, tetragonal panjara bilan b-modifikatsiya barqaror (parametrlar) A= 1,0758 nm, Bilan= 0,5656 nm). Kub tanasi markazlashtirilgan panjara bilan g-modifikatsiyasi 1135 ° C erish haroratigacha barqarordir ( A= 0,3525 nm). Qaynash nuqtasi 4200 ° C.
Uran metallining kimyoviy faolligi yuqori. Havoda u oksid plyonkasi bilan qoplanadi. Kukunli uran piroforikdir, uranning yonishi va uning ko'plab birikmalarining havoda termal parchalanishi natijasida uran oksidi U 3 O 8 hosil bo'ladi. Agar bu oksid vodorod atmosferasida qizdirilsa (sm. vodorod) 500 ° C dan yuqori haroratlarda uran dioksidi UO 2 hosil bo'ladi:
U 3 O 8 + H 2 = 3UO 2 + 2H 2 O
Agar uranil nitrat UO 2 (NO 3) 2 500 ° C da qizdirilsa, u holda parchalanganda uran trioksidi UO 3 hosil qiladi. Stokiometrik tarkibli UO 2, UO 3 va U 3 O 8 uran oksidlaridan tashqari U 4 O 9 tarkibidagi uran oksidi va bir nechta metastabil oksidlar va o'zgaruvchan tarkibli oksidlar ma'lum.
Uran oksidlari boshqa metallar oksidlari bilan birlashganda uranatlar hosil bo'ladi: K 2 UO 4 (kaliy uranat), CaUO 4 (kaltsiy uranat), Na 2 U 2 O 7 (natriy diuranat).
Galogenlar bilan o'zaro ta'sir qilish (sm. HALOGEN), uran uran galogenidlarini hosil qiladi. Ular orasida UF 6 geksaflorid sariq rangli kristall modda bo'lib, u past qizdirilganda ham (40-60 ° C) osongina sublimatsiyalanadi va suv bilan teng darajada oson gidrolizlanadi. Uran geksaflorid UF 6 eng katta amaliy ahamiyatga ega. Uran metali, uran oksidlari yoki UF 4 ni ftor yoki florlashtiruvchi moddalar bilan BrF 3, CCl 3 F (Freon-11) yoki CCl 2 F 2 (Freon-12) bilan reaksiyaga kiritish orqali olinadi:
U 3 O 8 + 6CCl 2 F 2 = UF 4 + 3COCl 2 + CCl 4 + Cl 2
UF 4 + F 2 = UF 6
yoki
U 3 O 8 + 9F 2 = 3UF 6 + 4O 2
Uranning +3, +4, +5 va +6 oksidlanish darajalariga mos keladigan ftoridlar va xloridlar ma'lum. Uran bromidlari UBr 3, UBr 4 va UBr 5, shuningdek, uran yodidlari UI 3 va UI 4 olindi. UO 2 Cl 2 UOCl 2 va boshqalar kabi uran oksigalidlari sintez qilingan.
Uran vodorod bilan o'zaro ta'sirlashganda, uran gidridi UH 3 hosil bo'ladi, u yuqori kimyoviy faollikka ega. Qizdirilganda gidrid parchalanib, vodorod va chang uran hosil qiladi. Uranni bor bilan sinterlanganda, reaktivlarning molyar nisbati va jarayon sharoitiga qarab, UB 2, UB 4 va UB 12 boridlari paydo bo'ladi.
Uglerod bilan (sm. uglerod) uran uchta UC, U 2 C 3 va UC 2 karbidlarini hosil qiladi.
Uranning kremniy bilan o'zaro ta'siri (sm. KREMNIY) U 3 Si, U 3 Si 2, USi, U 3 Si 5, USi 2 va U 3 Si 2 silisidlari olindi.
Uran nitridlari (UN, UN 2, U 2 N 3) va uran fosfidlari (UP, U 3 P 4, UP 2) olindi. Oltingugurt bilan (sm. Oltingugurt) uran bir qator sulfidlar hosil qiladi: U 3 S 5, US, US 2, US 3 va U 2 S 3.
Uran metalli HCl va HNO 3 da eriydi va H 2 SO 4 va H 3 PO 4 bilan sekin reaksiyaga kirishadi. Uranil kationi UO 2 2+ bo'lgan tuzlar paydo bo'ladi.
Suvli eritmalarda uran birikmalari +3 dan +6 gacha oksidlanish darajasida bo'ladi. U(IV)/U(III) juftining standart oksidlanish potentsiali - 0,52 V, U(V)/U(IV) juft 0,38 V, U(VI)/U(V) juft 0,17 V, U(VI)/ juftligi U(IV) 0,27. U 3+ ioni eritmada beqaror, U 4+ ioni havo yo‘qligida barqaror bo‘ladi. UO 2+ kationi beqaror va eritmada U 4+ va UO 2 2+ ga nomutanosib boʻladi. U 3+ ionlari xarakterli qizil rangga, U 4+ ionlari yashil rangga, UO 2 2+ ionlari esa sariq rangga ega.
Eritmalarda uran birikmalari +6 oksidlanish darajasida eng barqarordir. Eritmalardagi barcha uran birikmalari gidrolizga va kompleks hosil bo'lishga moyil, eng kuchlisi - U 4+ va UO 2 2+ kationlari.
Ilova
Uran metalli va uning birikmalari asosan yadroviy reaktorlarda yadro yoqilg'isi sifatida ishlatiladi. Atom elektr stansiyalarining statsionar reaktorlarida uran izotoplarining kam boyitilgan aralashmasidan foydalaniladi. Mahsulot yuqori daraja boyitish - tez neytronlarda ishlaydigan yadro reaktorlarida. 235 U yadroviy qurollarda yadroviy energiya manbai hisoblanadi. 238 U ikkilamchi yadro yoqilg'isi - plutoniy manbai bo'lib xizmat qiladi.
Fiziologik harakat
Oʻsimlik, hayvon va odam toʻqimalarida mikromiqdorda (10 -5 -10 -8%) uchraydi. Ba'zi zamburug'lar va suv o'tlari tomonidan eng ko'p to'planadi. Uran birikmalari oshqozon-ichak traktida (taxminan 1%), o'pkada - 50% so'riladi. Tanadagi asosiy omborlar: taloq, buyraklar, skelet, jigar, o'pka va bronxopulmoner limfa tugunlari. Odamlar va hayvonlarning a'zolari va to'qimalarida 10-7 g dan oshmaydi.
Uran va uning birikmalari juda zaharli hisoblanadi. Uran va uning birikmalarining aerozollari ayniqsa xavflidir. Suvda eriydigan uran birikmalarining aerozollari uchun havodagi MPC 0,015 mg/m 3, uranning erimaydigan shakllari uchun MPC 0,075 mg/m 3 ni tashkil qiladi. Uran tanaga kirganda, u umumiy hujayrali zahar bo'lib, barcha organlarga ta'sir qiladi. Uranning molekulyar ta'sir mexanizmi uning ferment faolligini bostirish qobiliyati bilan bog'liq. Buyraklar birinchi navbatda ta'sirlanadi (siydikda oqsil va shakar paydo bo'ladi, oliguriya). Surunkali intoksikatsiya bilan gematopoez va asab tizimining buzilishi mumkin.

ensiklopedik lug'at. 2009 .

Boshqa lug'atlarda "URAN (kimyoviy element)" nima ekanligini ko'ring:

U (Uran, uran; O = 16 atom og'irligida U = 240) eng yuqori atom og'irligiga ega element; Atom og'irligidagi barcha elementlar vodorod va uran o'rtasida joylashgan. Bu davriy jadvalning VI guruhidagi metall kichik guruhining eng og'ir a'zosi (qarang: Xrom, ... ... Entsiklopedik lug'at F.A. Brokxaus va I.A. Efron

Uran (U) Atom raqami 92 Oddiy moddaning ko'rinishi Atomning xossalari Atom massasi (molyar massasi) 238.0289 a. e.m (g/mol) ... Vikipediya

Uran (lot. Uran), U, Mendeleyev davriy tizimining III guruhining radioaktiv kimyoviy elementi, aktinidlar oilasiga mansub, atom raqami 92, atom massasi 238,029; metall. Tabiiy U. uchta izotop aralashmasidan iborat: 238U √ 99,2739%... ... Buyuk Sovet Entsiklopediyasi

Uran (kimyoviy element)- URAN, U, davriy sistemaning III guruhi radioaktiv kimyoviy elementi, atom raqami 92, atom massasi 238,0289; aktinidlarga tegishli; metall, erish nuqtasi 1135 ° S. Uran yadroviy energiyaning asosiy elementi (yadro yoqilg'isi) bo'lib, u... ... Tasvirlangan entsiklopedik lug'at Vikipediya

- (yunoncha uran osmoni). 1) osmon xudosi, Saturnning otasi, xudolarning eng qadimgisi, yunoncha. afsona. 2) sof holatda kumushrang barglar ko'rinishiga ega bo'lgan noyob metall. 3) 1781 yilda Gerschel tomonidan kashf etilgan katta sayyora. ... tarkibiga kiritilgan xorijiy so'zlar lug'ati. Rus tilidagi xorijiy so'zlar lug'ati

Uran:* Uran (mifologiya) qadimgi yunon xudosi. Gayaning o'g'li * Uran (sayyora) Quyosh tizimining sayyorasi * Uran (musiqa asbobi) qadimgi turkiy va qozoq musiqa puflama asbobi * Uran (element) kimyoviy elementi * Operatsiya ... ... Vikipediya

- (Uran), U, davriy sistemaning III guruhining radioaktiv kimyoviy elementi, atom raqami 92, atom massasi 238,0289; aktinidlarga tegishli; metall, erish nuqtasi 1135 shC. Uran yadroviy energiyaning asosiy elementi (yadro yoqilg'isi) bo'lib, u... ... Zamonaviy ensiklopediya