Таблица Менделеева
Пятница, 25.09.2020, 13:50
Меню сайта

Категории раздела
Щелочные металлы [6]
Щелочноземельные металлы [6]
Переходные металлы [38]
Легкие металлы [11]
Полуметаллы [7]
Галогены [6]
Инертные газы [7]
Неметаллы [7]
Актиноиды [15]
Лантаноиды [15]

Вход на сайт

Поиск
Случайные элементы:
ЭРБИЙ (лат. Erbium)
КИСЛОРОД (лат. Oхygenium)
АСТАТ (лат. Astatium)
РТУТЬ (лат. Hydrargyrum)
ГЕЛИЙ (лат. Helium)

Статистика

Новости, новости Беларуси, последние новости, новости мира на Uvaga.By
Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0

Главная » Статьи » Элементы » Актиноиды

УРАН (лат. Uranium)

УРАН (лат. Uranium)

 

Общие сведения

Химический элемент таблицы Менделеева, металл.
Символ элемента: U.
Атомный номер: 92.
Положение в таблице: 7-й период, группа -IIIB (3).
Относительная атомная масса: 238,0289.
Степени окисления (жирным шрифтом выделена наиболее характерная): +6,+2, +3, +4, +5.
валентности (жирным шрифтом выделена наиболее характерная): VI,II, III, IV, V.
Электроотрицательность: 1,22.
Электронная конфигурация: [Xe]5s 2 p 6 d 10 f 3 6 s2 p6 d 1 7s 2.
Природный уран состоит из смеси трех изотопов: 238U, 99,2739%, с периодом полураспадаТ1/2=4,51·109 лет, 235U, 0,7024%, с периодом полураспадаТ1/2=7,13·108 лет, 234 U, 0,0057%, с периодом полураспада  Т1/2=2,45·105 лет. 238U (уран-I, UI) и 235 U (актиноуран, АсU) являются родоначальниками радиоактивных рядов.

 

Строение атома

Число электронов: 92.
Число протонов: 92.
Радиус нейтрального атома урана 0,156 нм, радиус ионов: U3+ — 0,1024 нм, U 4+— 0,089 нм, U 5+— 0,088 нм и U6+ — 0,083 нм. Энергии последовательной ионизации атома атома 6,19, 11,6, 19,8, 36,7 эВ.

 

История открытия

Уран был открыт в 1789 немецким химиком М. Г. Клапротом при исследовании минерала «смоляной обманки». Назван им в честь планеты Уран, открытой У. Гершелем в 1781. В металлическом состоянии уран получен в 1841 французским химиком Э. Пелиго при восстановлении UCl 4 металлическим калием. Радиоактивные свойства урана обнаружил в 1896 француз А. Беккерель.
Первоначально урану приписывали атомную массу 116, но в 1871 Д. И. Менделеев пришел к выводу, что ее надо удвоить. После открытия элементов с атомными номерами от 90 до 103 американский химик Г. Сиборг пришел к выводу, что эти элементы (актиноиды) правильнее располагать в периодической системе в одной клетке с элементом №89 актинием. Такое расположение связано с тем, что у актиноидов происходит достройка 5 f-электоронного подуровня.

Нахождение в природе

Уран — характерный элемент для гранитного слоя и осадочной оболочки земной коры. Содержание в земной коре 2,5·10-4 % по массе. В морской воде концентрация урана менее 10 -9г/л, всего в морской воде содержится от 109 до 10 10тонн урана. В свободном виде уран в земной коре не встречается. Известно около 100 минералов урана, важнейшие из них настуран U3O8 , уранинит (U,Th)O2 , урановая смоляная руда (содержит оксиды урана переменного состава) и тюямунит Ca[(UO2)2(VO4)2 ]·8H2O.

Получение

Уран получают из урановых руд, содержащих 0,05-0,5% U. Извлечение урана начинается с получения концентрата. Руды выщелачивают растворами серной, азотной кислот или щелочью. В полученном растворе всегда содержатся примеси других металлов. При отделении от них урана, используют различия в их окислительно-восстановительных свойствах. Окислительно-восстановительные процессы сочетают с процессами ионного обмена и экстракции.
Из полученного раствора уран извлекают в виде оксида или тетрафторида UF4 , методом металлотермии:
UF4 + 2Mg = 2MgF2 + U
Образовавшийся уран содержит в незначительных количествах примеси бор, кадмий и некоторых других элементов, так называемых реакторных ядов. Поглощая образующиеся при работе ядерного реактора нейтроны, они делают уран непригодным для использования в качестве ядерного горючего.
Чтобы избавиться от примесей, металлический уран растворяют в азотной кислоте, получая уранилнитрат UO2(NO 3)2 . Уранилнитрат экстрагируют из водного раствора трибутилфосфатом. Продукт очистки из экстракта снова переводят в оксид урана или в тетрафторид, из которых вновь получают металл.
Часть урана получают регенерацией отработавшего в реакторе ядерного горючего. Все операции по регенерации урана проводят дистанционно.

Физические и химические свойства

Уран — серебристо-белый блестящий металл. Металлический уран существует в трех аллотропических модификациях. До 669°C устойчива a -модификация с орторомбической решеткой, параметры а = 0,2854нм, в = 0,5869 нм и с = 0,4956 нм, плотность 19,12 кг/дм 3 . От 669°C до 776°C устойчива b -модификация с тетрагональной решеткой (параметры а = 1,0758 нм, с = 0,5656 нм). До температуры плавления 1135°C устойчива g -модификация с кубической объемно-центрированной решеткой ( а = 0,3525 нм). Температура кипения 4200°C.
Химическая активность металлического урана высока. На воздухе он покрывается пленкой оксида. Порошкообразный уран пирофорен, при сгорании урана и термическом разложении многих его соединений на воздухе образуется оксид урана U3O8 . Если этот оксид нагревать в атмосфере водорода при температуре выше 500°C, образуется диоксид урана UO2:
U3O8 + Н2 = 3UO2 + 2Н2О
Если уранилнитрат UO2(NO3)2 нагреть при 500°C, то, разлагаясь, он образует триоксид урана UO3 . Кроме оксидов урана стехиометрического состава UO2 ,UO3 и U 3О8, известен оксид урана состава U4O9 и несколько метастабильных оксидов и оксидов переменного состава.
При сплавлении оксидов урана с оксидами других металлов образуются уранаты: К2UO4(уранат калия), СаUO4 (уранат кальция), Na2U2O7(диуранат натрия).
Взаимодействуя с галогенами, уран дает галогениды урана. Среди них гексафторид UF6 представляет собой желтое кристаллическое вещество, легко сублимирующееся даже при слабом нагревании (40-60°C) и столь же легко гидролизующееся водой. Важнейшее практическое значение имеет гексафторид урана UF6 . Получают его взаимодействием металлического урана, оксидов урана или UF 4 с фтором или фторирующими агентами BrF3, СCl3F (фреон-11) или ССl2F2 (фреон-12):
U3O8 + 6CCl2F2 = UF4 + 3COCl 2 + CCl4 + Cl2
UF4 + F2 = UF6
или
U3O8 + 9F2 = 3UF6 + 4O2
Известны фториды и хлориды, отвечающие степеням окисления урана +3, +4, +5 и +6. Получены бромиды урана UBr 3, UBr4 и UBr5, а также иодиды урана UI3 и UI4 . Синтезированы такие оксигалогениды урана, как UO2Cl2UOCl2 и другие.
При взаимодействии урана с водородом образуется гидрид урана UH3, обладающий высокой химической активностью. При нагревании гидрид разлагается, образуя водород и порошкообразный уран. При спекании урана с бором возникают, в зависимости от молярного отношения реагентов и условий проведения процесса, бориды UB2, UB4 и UB12 .
С углеродом уран образует три карбида UC, U2C3 и UC2.
Взаимодействием урана с кремнием получены силициды U3Si, U3Si2, USi, U3 Si5 , USi2 и U3Si2 .
Получены нитриды урана (UN, UN2, U2N3) и фосфиды урана (UP, U3P4, UP2). С серой уран образует ряд сульфидов: U3S5, US, US 2 , US3 и U2S3.
Металлический уран растворяется в HCl и HNO3, медленно реагирует с H2SO4 и H 3 PO4 . Возникают соли, содержащие катион уранила UO22+ .
В водных растворах существуют соединения урана в степенях окисления от +3 до +6. Стандартный окислительный потенциал пары U(IV)/U(III) — 0,52 B, пары U(V)/U(IV) 0,38 B, пары U(VI)/U(V) 0,17 B, пары U(VI)/U(IV) 0,27. Ион U3+ в растворе неустойчив, ион U4+стабилен в отсутствие воздуха. Катион UO2+ нестабилен и в растворе диспропорционирует на U4+ и UO22+ . Ионы U3+имеют характерную красную окраску, ионы U4+ — зеленую, ионы UO22+ — желтую.
В растворах наиболее устойчивы соединения урана в Степени окисления +6. Все соединения урана в растворах склонны к гидролизу и комплексообразованию, наиболее сильно — катионы U4+ и UO22+ .

Применение

Металлический уран и его соединения используются в основном в качестве ядерного горючего в ядерных реакторах. Малообогащенная смесь изотопов урана применяется в стационарных реакторах атомных электростанций. Продукт высокой степени обогащения — в ядерных реакторах, работающих на быстрых нейтронах. 235U яыляется источником ядерной энергии в ядерном оружии. 238U служит источником вторичного ядерного горючего — плутония.

Физиологическая роль

В микроколичествах (10-5 - 10-8%) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. В наибольшей степени накапливается некоторыми грибами и водорослями. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1%), в легких — 50%. Основные депо в организме: селезенка, почки, скелет, печень, легкие и бронхо-легочные лимфатические узлы. Содержание в органах и тканях человека и животных не превышает 10 -7гг.
Уран и его соединения высокотоксичны. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе 0,015 мг/м 3, для нерастворимых форм урана ПДК 0,075 мг/м3 . При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы.
Категория: Актиноиды | Добавил: ischavliuga (24.10.2017)
Просмотров: 455 | Рейтинг: 0.0/0

Посмотрите также:

ЭРБИЙ (лат. Erbium)
КИСЛОРОД (лат. Oхygenium)
АСТАТ (лат. Astatium)
РТУТЬ (лат. Hydrargyrum)
ГЕЛИЙ (лат. Helium)

Последние новости:

Древнейшие кристаллы помогли узнать истинный возраст магнитного поля Земли
Очередная проверка emdrive
На Земле гораздо больше рек и озер, чем думали ученые
Ученые выяснили, сколько нужно людей для полета к планете Проксима b
Биологи выделили клетку, из которой можно восстановить всё тело

Мы в телеграмм

Всего комментариев: 0
avatar
(С)Обратная связь © 2020 Каталог сайтов Всего.RU Каталог сайтов OpenLinks.RU Бесплатный каталог AddsSites, регистрация сайтов.