Збіднений уран. Радіоактивні елементи

Коли було відкрито радіоактивні елементи таблиці Менделєєва, людина згодом придумав їм застосування. Так сталося з ураном. Його використовували і для військових, і для мирних цілей. Уранова руда перероблялася, отриманий елемент застосовувався в лакофарбовій та скляній промисловості. Після того, як була виявлена ​​його радіоактивність, його стали використовувати в Наскільки чистим та екологічним є дане паливо? Про це сперечаються досі.

Природний уран

У природі урану в чистому виглядіне існує - він є компонентом руди та мінералів. Основна уранова руда - це карнотит та настуран. Також значні поклади цього стратегічного виявлені в рідкісноземельних та торфії мінералах - ортиті, титаніті, цирконі, монациті, ксенотимі. Поклади урану можна виявити в породах з кислим середовищем та високими концентраціями кремнію. Його супутники - кальцит, галеніт, молібденіт та ін.

Світові родовища та запаси

На сьогоднішній день розвідано безліч родовищ у 20-кілометровому шарі земної поверхні. У всіх них міститься величезна кількість тонн урану. Ця кількість здатна забезпечити людство енергією на багато сотень років наперед. Країнами-лідерами, у яких уранова руда перебуває у найбільшому обсязі, є Австралія, Казахстан, Росія, Канада, ПАР, Україна, Узбекистан, США, Бразилія, Намібія.

Види урану

Радіоактивність зумовлює властивості хімічного елемента. Природний уран складають три його ізотопи. Два є родоначальниками радіоактивних рядів. Природні ізотопи урану використовують при створенні палива для ядерних реакцій та зброї. Також уран-238 є сировиною для отримання плутонію-239.

Ізотопи урану U234 є дочірніми нуклідами U238. Саме вони визнані найактивнішими та забезпечують сильну радіацію. Ізотоп U235 в 21 разів слабший, хоча його успішно застосовують для зазначених цілей - він має здатність підтримувати без додаткових каталізаторів.

Крім природних, існують і штучні ізотопи урану. Сьогодні таких відомо 23, найважливіші з них - U233. Його виділяє здатність активізуватися під впливом повільних нейтронів, тоді як для інших потрібні швидкі частки.

Класифікація руди

Хоча уран можна знайти практично скрізь - навіть у живих організмах - пласти, в яких він міститься, можуть бути різними за своїм типом. Від цього залежить і методи видобутку. Уранова руда класифікується за такими параметрами:

1. Умови освіти - ендогенні, екзогенні та метаморфогенні руди.
2. Характер уранової мінералізації - первинні, окислені та змішані руди урану.
3. Розмір агрегатів та зерен мінералів - крупнозернисті, середньозернисті, дрібнозернисті, тонкозернисті та дисперсні фракції руди.
4. Корисність домішок – молібденові, ванадієві, тощо.
5. Склад домішок – карбонатні, силікатні, сульфідні, залізоокисні, каустобіолітові.

Залежно від того, як класифікується уранова руда, є спосіб вилучення з неї хімічного елемента. Силікатна обробляється різними кислотами, карбонатні – содовими розчинами, каустобіолітові збагачують спалюванням, а залізоокисні плавлять у домні.

Як видобувають уранову руду

Як і в будь-якій гірничодобувній справі, існує певна технологія та способи вилучення урану з породи. Все залежить і від того, який саме ізотоп знаходиться в пласті літосфери. Видобуток уранової руди здійснюється трьома способами. Економічно обґрунтованим виділення елемента із скельної породи є при вмісті його обсягом 0,05-0,5%. Існує шахтний, кар'єрний та вилуговуючий спосіб видобутку. Застосування кожного залежить від складу ізотопів і глибини залягання породи. Кар'єрний видобуток уранової руди можливий при неглибокому заляганні. Ризик опромінення мінімальний. Немає проблем з технікою – широко застосовуються бульдозери, навантажувачі, самоскиди.

Шахтний видобуток - складніший. Цей спосіб застосовується при заляганні елемента на глибині до 2 кілометрів та економічної рентабельності. Порода повинна містити високу концентрацію урану, щоб видобувати її було доцільно. У штольні забезпечують максимальну безпеку, це пов'язано з тим, як добувають уранову руду під землею. Робітники забезпечуються спецодягом, режим роботи – строго лімітований. Шахти обладнуються ліфтами, посиленою вентиляцією.

Вилужування - третій спосіб - найбільш чистий з екологічної точки зору та безпеки співробітників видобувного підприємства. Через систему пробурених свердловин закачується спеціальний хімічний розчин. Він розчиняється у пласті та насичується урановими сполуками. Потім розчин викачується та відправляється на обробні підприємства. Цей метод є більш прогресивним, він дозволяє зменшити економічні витрати, хоча для його застосування є цілий рядобмежень.

Родовища в Україні

Країна виявилася щасливою володаркою родовищ елемента, з якого виробляють. За прогнозами, уранові руди України містять до 235 тонн сировини. В даний час отримали підтвердження лише родовища, в яких міститься близько 65 тонн. Певного обсягу вже вироблено. Частину урану використано всередині країни, частину відправлено на експорт.

Основним родовищем вважається Кіровоградський урановорудний район. Вміст урану невеликий - від 0,05 до 0,1% на тонну породи, тому висока собівартість матеріалу. У результаті отриману сировину обмінюють у Росії готові твели для електростанцій.

Другим великим родовищем є Новокостянтинівське. Зміст урану у породі дозволило знизити собівартість проти Кіровоградським майже 2 разу. Однак із 90-х років розробки не проводяться, всі шахти затоплено. У зв'язку з загостренням політичних відносин з Росією Україна може залишитися без палива

Російська уранова руда

З видобутку урану Росія знаходиться на п'ятому місці серед інших країн світу. Найвідоміші і найпотужніші - це Хіагдинське, Кільчиканське, Джерело, Кореткондинське, Намаруське, Добринське (республіка Бурятія), Аргунське, Жерлове.

Трохи по-іншому справи з родовищами в Бурятії та Кургані. Урановая руда у Росії у цих регіонах залягає в такий спосіб, що дозволяє добувати сировину шляхом вилуговування.

Загалом у Росії прогнозуються поклади 830 тонн урану, підтверджених запасів є близько 615 тонн. Це ще родовища в Якутії, Карелії та інших регіонах. Оскільки уран є стратегічною світовою сировиною, цифри можуть бути неточними, оскільки багато даних є засекреченими, доступ до них має лише певна категорія людей.

Ядерні технології значною мірою засновані на використанні методів радіохімії, які в свою чергу базуються на ядерно-фізичних, фізичних, хімічних та токсичних властивостях радіоактиних елементів.

У цьому розділі ми обмежимося коротким описом властивостей основних ізотопів - урану і плутонію.

Уран

Уран ( uranium) U - елемент групи актинідів, 7-0й період періодичної системи, Z = 92, атомна маса 238,029; найважчий із зустрічаються у природі.

Відомо 25 ізотопів урану, усі вони радіоактивні. Найлегший 217U (Tj/2 = 26 мс), найважчий 2 4 2 U (7 T J / 2 = i6,8 хв). Є 6 ядерних ізомерів. У природному урані три радіоактивні ізотопи: 2 з 8 і (99, 2 739%, Ti/ 2 =4,47109 л), 2 35U (0.7205%, Г,/2=7,04-109 років) і 2 34U ( 0.0056%, Ti/ 2 = 2,48-юз л). Питома радіоактивність природного урану 2,48104 Бк, розділяється практично навпіл між 234U і 288U; 2 35U робить малий внесок (питома активність ізотопу 2 ззі в природному урані в 21 разів менше активності 2 3 8 U). Поперечний переріз захоплення теплових нейтронів 46, 98 і 2,7 барн для 2 ззі, 235U і 238U, відповідно; переріз поділу 527 і 584 барн для 2 ззі та 2 з 8 і, відповідно; природної суміші ізотопів (0,7% 235U) 4,2 бар.

Табл. 1. Ядерно-фізичні властивості 2 з9 Рі та 2 35Ц.

Табл. 2. Захоплення нейтронів 2 35Ц 2 з 8 Ц.

Шість ізотопів урану здатні до спонтанного поділу: 282 U, 2 ззі, 234U, 235U, 2 з 6 і 2 з 8 в. Природні ізотопи 2 ззі і 235U діляться під дією як теплових, так і швидких нейтронів, а ядра 2 з 8 і здатні до поділу тільки при захопленні нейтронів з енергією більше 1,1 МеВ. При захопленні нейтронів з меншою енергією ядра 288 U перетворюються спочатку на ядра 2 -i9U, які далі відчувають p-розпад і переходять спочатку в 2 -"*9Np, а потім - в 2 39Pu. Ефективні перерізи захоплення теплових нейтронів ядер 2 34 35U і 2 з 8 і дорівнюють 98, 683 і 2,7-барн відповідно. ланцюгову реакцію поділу.

В атомних реакторах напрацьовуються штучні ізотопи урану з масовими числами 227-^240, з яких найбільш довгоживучий - 233U (7 V 2 = i,62 * io 5 років); він виходить при нейтронному опроміненні торію. У надпотужних нейтронних потоках термоядерного вибуху народжуються ізотопи урану з масовими числами 239257.

Уран-232- техногенний нуклід, а-випромінювач, Т х / 2=68,9 років, материнські ізотопи 2 з 6 Рі(а), 23 2 Np(p*) та 23 2 Ра(р), дочірній нуклід 228 Th. Інтенсивність спонтанного поділу 0,47 діл./с кг.

Уран-232 утворюється внаслідок наступних розпадів:

Р + -розпад нукліду *3 a Np (Ti/2 = 14,7 хв):

У ядерній промисловості 2 3 2 U напрацьовується як побічний продукт при синтезі нукліду 2 ззі, що ділиться (збройного) 2 ззи в торієвому паливному циклі. При опроміненні 2 3 2 Th нейтронами відбувається основна реакція:

та побічна двостадійна реакція:

Напрацювання 232 U з торію йде тільки на швидких нейтронах (Е„>6 МеВ). Якщо у вихідній речовині знаходиться 2 з°ть, то освіта 2 3 2 U доповнюється реакцією: 2 з°ть+і-> 2 3'ть. Ця реакція йде теплових нейтронах. Генерація 2 3 2 U з низки причин небажана. Її пригнічують шляхом використання торію з мінімальною концентрацією 23°С.

Розпад 2 з 2 і відбувається за такими напрямами:

А-розпад 228 Th (ймовірність юо%, енергія розпаду 5,414 МеВ):

енергія а-частинок, що випускаються, 5,263 МеВ (у 31,6% випадків) і 5,320 МеВ (у 68,2% випадків).

• - спонтанний поділ (імовірність менше 12%);
• - кластерний розпад з утворенням нукліду 28 Mg (імовірність розпаду менше 5*10" 12%):

Кластерний розпад із утворенням нукліду 2

Уран-232 є родоначальником довгого ланцюжка розпаду, до якого входять нукліди - випромінювачі жорстких у-квантів.

^U-(3,64 дн, a,y)-> 220 Rn-> (55,6 с, а)-> 21б Ро->(0,155 с, а)-> 212 РЬ->(10,64 год , р, y) -> 212 Bi -> (60,6 м, р, у) -> 212 Ро а, у) -> 208x1, 212 Ро-> (3 "Ю' 7 с, а) -> 2о8 РЬ (стаб), 2о8 Т1-> (3,06 м, р, у-> 2о8 РЬ.

Накопичення 2 3 2 U неминуче при виробництві 2 ззі торієвому енергетичному циклі. Інтенсивне у-випромінювання, що виникає при розпаді 2 3 2 U стримує розвиток торієвої енергетики. Незвичайним є те, що парний ізотоп 2 з 2 11 має високий переріз розподілу під дією нейтронів (для теплових нейтронів 75 барн), а також високий переріз захоплення нейтронів - 73 бар. 2 3 2 U застосовується у методі радіоактивних індикаторів у хімічних дослідженнях.

2 з 2 і є родоначальником довгого ланцюжка розпаду (за схемою 2 з 2 ТЬ), до якого входять нукліди-випромінювачі жорстких у-квантів. Накопичення 2 3 2 U неминуче при виробництві 2 ззі торієвому енергетичному циклі. Інтенсивне у-випромінювання, що виникає при розпаді 232 U стримує розвиток торієвої енергетики. Незвичайним є те, що парний ізотоп 2 3 2 U має високий переріз поділу під дією нейтронів (для теплових нейтронів 75 барн), а також високий переріз захоплення нейтронів - 73 бар. 2 3 2 U часто застосовується у методі радіоактивних індикаторів у хімічних та фізичних дослідженнях.

Уран-233- техногенний радіонуклід, а-випромінювач (енергії 4,824 (82,7%) та 4,783 МеВ (14,9%),), Tvi = 1,585105 років, материнські нукліди 2 37Pu(a)-? 2 33Np(p +)-> 2 ззРа(р), дочірній нуклід 22 9Th. 2 ззі виходить в атомних реакторах з торію: 2 з 2 ТЬ захоплює нейтрон і перетворюється на 2 ззТЬ, який розпадається на 2 ззРа, а потім у 2 ззі. Ядра 2 ззі (непарний ізотоп) здатні як до спонтанного поділу, так і поділу під дією нейтронів будь-яких енергій, що робить його придатним до виробництва як атомної зброї, так і реакторного палива. Ефективний переріз розподілу 533 барн, перетин захоплення – 52 барн, вихід нейтронів: на один акт поділу – 2,54, на один поглинений нейтрон – 2,31. Критична маса 2 ззі втричі менша від критичної маси 2 35U (-16 кг). Інтенсивність спонтанного поділу 720 діл./с кг.

Уран-233 утворюється внаслідок наступних розпадів:

- (3 + -розпад нукліду 2 33Np (7 ^ = 36,2 хв):

У промислових масштабах 2 ззі отримують з 2 32Th, опроміненням нейтронами:

При поглинанні нейтрона ядро ​​2 ззі зазвичай ділиться, але зрідка захоплює нейтрон, переходячи в 2 34U. Хоча 2 ззі, поглинувши нейтрон, зазвичай ділиться, все ж таки він іноді зберігає нейтрон, переходячи в 2 34U. Напрацювання 2 ззі проводять як у швидких, так і теплових реакторах.

Зі збройової точки зору 2 ззі, порівняємо з 2 39Рі: його радіоактивність - 1/7 від активності 2 39Pu (Ti/ 2 =159200 л проти 24100 л у Рі), критична маса 2 ззі на 6о% вище, ніж у ^Рі (16 кг проти ю кг), а швидкість спонтанного поділу вище в 20 разів (б-ю - ' проти 310 10). Нейтронний потік від 2 ззі в рази вище, ніж у 2 39Рі. Створення ядерного заряду на основі 2 ззі вимагає більших зусиль, ніж на ^Рі. Основна перешкода - наявність у 2ззі домішки 232 U, у-випромінювання проектів розпаду якого ускладнює роботи з 2 ззі і дозволяє легко виявити готову зброю. До того ж, короткий період напіврозпаду у 232U робить його активним джерелом а-частинок. 2 ззі з 1% 232 і має в рази більш сильну a-активність, ніж збройовий плутоній і, відповідно, більшу радіотоксичність. Ця а-активність викликає народження нейтронів у легких елементах заряду зброї. Для мінімізації цієї проблеми присутність таких елементів як Be, B, F, Li має бути мінімальною. Наявність нейтронного фону не впливає на роботу імплозійної системи, але для гарматних схеми потрібен високий рівень чистоти по легких елементах. Вміст 23 2 U в збройовому 2 ззі не повинен перевищувати 5 частин на мільйон (0.0005%). зги не шкідливо, а навіть бажано, тому що знижує можливість застосування урану для збройових цілей. повторного використанняпалива вміст 232U досягає 1+0,2%.

Розпад 2 ззі відбувається за такими напрямами:

А-розпад в 22 9Th (ймовірність юо%, енергія розпаду 4,909 МеВ):

енергія яг-частинок, що випускаються 4,729 МеВ (у 1,61% випадків), 4,784 МеВ (у 13,2% випадків) і 4,824 МеВ (у 84,4% випадків).

• - Спонтанний поділ (ймовірність
• - кластерний розпад з утворенням нукліду 28 Mg (імовірність розпаду менше 1, з * 10 _1 з%):

Кластерний розпад з утворенням нукліду 24 Ne (імовірність розпаду 7,3-10%):

Ланцюжок розпаду 2 ззі відноситься до нептунієвого ряду.

Питома радіоактивність 2 ззі 3,57-ю 8 Бк/г, що відповідає a-активності (і радіотоксічності) -15% плутонію. Усього 1% 2 3 2 U збільшує радіоактивність до 212 мКі/р.

Уран-234(Уран II, UII)входить до складу природного урану (0,0055%), 2,445105 років, а-випромінювач (енергія а-часток 4,777 (72%) та

4,723 (28%) МеВ), материнські радіонукліди: 2 з 8 Рі(а), 234 Pa(P), 234 Np(p +),

дочірній ізотоп у 2 з»ть.

Зазвичай 234 U знаходиться в рівновазі з 2 з 8 і, розпадаючись та утворюючись з однаковою швидкістю. Приблизно половину радіоактивності природного урану становить вклад 234U. Зазвичай 234U одержують іонно-обмінною хроматографією старих препаратів чистого 2 з 8 Рі. При а-розпаді *звРі піддається 2 34U, тому старі препарати 2 з 8 Рі є хороші джерела 2 34U. юо г 2з8Рі містять через рік 776 мг 2 34U, через 3 роки

2,2 г 2 34U. Концентрація 2 34U у високозбагаченому урані досить висока через переважне збагачення легкими ізотопами. Оскільки 234і - сильний у-випромінювач, є обмеження на його концентрацію в урані, призначеному для переробки в паливо. Підвищений рівень 234 прийнятний для реакторів, але перероблене ВЯП містить вже неприйнятні рівні цього ізотопу.

Розпад 234і відбувається за такими напрямами:

А-розпад в 2 з ть (ймовірність 100%, енергія розпаду 4,857 МеВ):

енергія випускаються а-частинок 4,722 МеВ (28,4% випадків) і 4,775 МеВ (71,4% випадків).

• - Спонтанний поділ (ймовірність 1,73-10-9%).
• - кластерний розпад з утворенням нукліду 28 Mg (імовірність розпаду 1,4-10 п %, за іншими даними 3,9-10-%):

• - кластерний розпад з утворенням нуклідів 2 4Ne і 26 Ne (імовірність розпаду 9-10", 2%, за іншими даними 2, з-10 _11%):

Відомий єдиний ізомер 234ти (Тх / 2 = 33,5 мкс).

Перетин поглинання 234U теплових нейтронів юо барн, а для резонансного інтеграла, усередненого по різних проміжних нейтронах 700 барн. Тому в реакторах на теплових нейтронах він конвертується в 235U, що ділиться, з більшою швидкістю, ніж набагато більша кількість 238U (з поперечним перерізом 2,7 барн) конвертується в 2 з9Рі. В результаті ВЯП містить менше 2 34U, ніж свіже паливо.

Уран-235відноситься до сімейства 4П+3, здатний давати ланцюгову реакцію поділу. Це перший ізотоп, на якому була відкрита реакція вимушеного поділу ядер під дією нейтронів. Поглинаючи нейтрон, 235U перетворюється на 2 збі, який ділиться на частини, виділяючи енергію і випускаючи кілька нейтронів. Що ділиться нейтронами будь-яких енергій, здатний до мимовільного поділу, ізотоп 2 35U входить до складу природного уфана (0,72%), а-випромінювач (енергії 4,397 (57%) і 4,367 (18%) МеВ), Ti/j=7,038-ю 8 років, материнські нукліди 235Ра, 235Np і 239Рі, дочірній - 23«Th. Інтенсивність спонтанного поділу 23su 0,16 поділів/с кг. При розподілі одного ядра 2 35U виділяється 200 МеВ энергии=з,2Ю п Дж, тобто. 18 ТДж/моль = 77 ТДж/кг. Поперечний переріз поділу тепловими нейтронами становить 545 барн, а швидкими нейтронами – 1,22 барна, вихід нейтронів: на один акт поділу – 2,5, на один поглинений нейтрон – 2,08.

Зауваження. Поперечний переріз захоплення повільних нейтронів з утворенням ізотопу 2 зи (юо барн), тому загальний поперечний переріз поглинання повільних нейтронів становить 645 барн.

• - спонтанне поділ (ймовірність 7 * 10 ~ 9%);
• - кластерний розпад із утворенням нуклідів 2 °Ne, 2 5Ne і 28 Mg (ймовірності відповідно становлять 8-io _10 %, 8-кг 10 %, 8*Ю" ,0 %):

Мал. 1.

Відомий єдиний ізомер 2 35n»u (7/2 = 2б хв).

Питома активність 2 35Ц 7,77 4 Бк/р. Критична маса збройового урану (93,5% 2 35U) для кулі з відбивачем – 15-7-23 кг.

Поділ 2 »5U використовується в атомній зброї, для виробництва енергії та для синтезу важливих актинідів. Ланцюгова реакціяпідтримується завдяки надлишку нейтронів, що утворюються при розподілі 235Ц.

Уран-236зустрічається на Землі природі у слідових кількостях (на Місяці його більше), а-випромінювач (?

Мал. 2. Радіоактивне сімейство 4/7+2 (включно з 8 і).

В атомному реакторі 2 ззі поглинає тепловий нейтрон, після чого він з ймовірністю 82% ділиться, а з ймовірністю 18% випускає у-квант і перетворюється на 2 з б і (на юо ядер, що розділилися 2 35U припадає 22 утворилися ядер 2 3 6 U) . У незначній кількості входить до складу свіжого палива; накопичується при опроміненні урану нейтронами в реакторі, і тому використовується як сигналізатор ВЯП. 2 з б утворюється як побічний продукт при сепарації ізотопів методом газової дифузії при регенерації використаного ядерного пального. Утворюється в енергетичному реакторі 236 U - нейтронна отрута, його присутність в ядерному паливі компенсують високим рівнем збагачення 2 35U.

2 з б і використовується як трасер змішування океанічних вод.

Уран-237,Т&= 6,75 дн, бета- і гамма-випромінювач, може бути отриманий за ядерними реакціями:

Детектрування 287 і проводять по лініях з Еу =про, МеВ (36%), 0,114 МеВ (0,06%), 0,165 МеВ (2,0%), 0,208 МеВ (23%)

237U застосовується у методі радіоактивних індикаторів у хімічних дослідженнях. Вимірювання концентрації (2 4°Am) в осадах, що випадають після випробування атомної зброї, дає цінну інформацію про тип заряду та використану апаратуру.

Уран-238- відноситься до сімейства 4П+2, ділиться нейтронами високих енергій (більше 1,1 МеВ), здатний до мимовільного поділу, становить основу природного урану (99,27%), а-випромінювач, 7'; /2=4>4б8-109 років, безпосередньо розпадається на 234Th, утворює ряд генетично зв'язаних радіонуклідів, і через 18 продуктів перетворюється на 20б РЬ. Чистий 2 3 8 U має питому радіоактивність 1,22-104 Бк. Період напіврозпаду дуже великий - близько 16 років, так що ймовірність поділу по відношенню до основного процесу - випромінювання а-частки - складає всього Ю" 7 . Один кілограм урану дає всього ю спонтанних поділів в секунду, а за цей же час а-частки випромінюють 20 мільйонів ядер. T,/ 2 = 2 :i 4 Th.

Уран-238 утворюється внаслідок наступних розпадів:

2 (V0 4) 2 ] 8Н 2 0. З вторинних мінералів поширений гідратований уранілфосфат кальцію Ca(U0 2) 2 (P0 4) 2 -8H 2 0. Часто урану в мінералах супроводжують інші корисні елементи - титан, тантал. Тому природне прагнення комплексної переробки ураисодержащих руд.

Основні фізичні властивості урану: атомна маса 238,0289 а. (г/моль); радіус атома 138 пм (1 пм = 12 м); енергія іонізації (перший електрон 7,11 еВ; електронна конфігурація -5f36d'7s 2 ; ступеня окислення 6, 5, 4, 3; Г П л = 113 2 , 2 °; Т т 1 = 3818 °; густина 19,05; питома теплоємність 0,115 ДжДКмоль); міцність на розрив 450 МПа, Теплота плавлення 12,6 кДж/моль, теплота випаровування 417 кДж/моль, питома теплоємність 0,115 Дж/(моль-К); молярний об'єм 12,5 смз/моль; характеристична температура Деба © Д = 200К, температура переходу в надпровідний стан о,68К.

Уран - важкий, сріблясто-білий глянсуватий метал. Він трохи м'якший стали, ковкий, гнучкий, має невеликі парамагнітні властивості, в порошкоподібному стані пірофорен. Уран має три алотропні форми: альфа (ромбічна, a-U, параметри ґрат 0=285, Ь= 587, с=49б пм, стабільна до 667,7°), бета (тетрагональна, p-U, стабільна від 667,7 до 774,8°), гама (з кубічною об'ємно центрованою решіткою, y-U, що існує від 774,8° до точки плавлення, frm=ii34 0), в яких уран є найбільш податливим і зручним для обробки.

При кімнатній температурі стійка ромбічна a-фаза, призматична структура складається з хвилястих атомних шарів, паралельних площині. abc,в надзвичайно асиметричній призматичній решітці. У межах шарів, атоми тісно пов'язані, тоді як міцність зв'язків між атомами суміжних шарів набагато слабші (рис. 4). Така анізотропна структура ускладнює сплавлення урану коїться з іншими металами. Тільки молібден і ніобій створюють із ураном твердофазні сплави. Все ж таки металевий уран може вступати у взаємодію з багатьма сплавами, утворюючи інтерметалічні з'єднання.

В інтервалі 668 ^ 775 ° існує (3-уран. Тетрагонального типу грати має шарувату структуру з шарами, паралельними площині abу позиціях 1/4С, 1/2 зі 3/4С елементарного осередку. При температурі вище 775° утворюється уран з об'ємноцентрованими кубічними гратами. Додавання молібдену дозволяє мати у-фазу при кімнатній температурі. Молібден утворює великий ряд твердих розчинів з у-ураном і стабілізує у-фазу при кімнатній температурі. у-Уран набагато м'якший і більш ковкий, ніж тендітні а-і (3-фази.

Істотний вплив на фізико-механічні властивості урану надає опромінення нейтронами, що викликає збільшення розмірів зразка, зміну форми, а також різке погіршення механічних властивостей (повзучість, крихтіння) уранових блоків у процесі роботи ядерного реактора. Збільшення обсягу обумовлено накопиченням в урані при розподілі домішок елементів із меншою щільністю (переведення 1% урану в осколкові елементи збільшує обсяг на 3,4%).

Мал. 4. Деякі кристалічні структури урану: а – а-уран, б – р-уран.

Найбільш поширеними методами отримання урану у металевому стані є відновлення їх фторидів лужними або лужноземельними металами або електроліз розплавів їх солей. Уран може бути отриманий металотермічним відновленням з карбідів вольфрамом або танталом.

Здатність легко віддавати електрони визначає відновлювальні властивості урану та його велику хімічну активність. Уран може взаємодіяти майже з усіма елементами, крім благородних газів, Набуваючи при цьому ступеня окислення +2, +3, +4, +5, +6. У розчині основна валентність 6+.

Швидко окисляючись повітря, металевий уран покривається райдужної плівкою оксиду. Дрібний порошок урану самозаймається повітря (при температурах 1504-175°), утворюючи і;) Ов. При 1000 ° уран з'єднується з азотом, утворюючи жовтий нітрид урану. Вода здатна реагувати з металом, повільно за низької температури і швидко за високої. Уран бурхливо реагує з окропом і водяною парою з виділенням водню, який з ураном утворює гідрид

Ця реакція проходить енергійніше, ніж горіння урану в кисні. Така хімічна активність урану змушує захищати уран у ядерних реакторах від контакту з водою.

Уран розчиняється в соляній, азотній та інших кислотах, утворюючи солі U(IV), проте не взаємодіє з лугами. Уран витісняє водень з неорганічних кислот та сольових розчинів таких металів як ртуть, срібло, мідь, олово, платина та золото. При сильному струшуванні металеві частинки урану починають світитися.

Особливості структури електронних оболонок атома урану (наявність ^/-електронів) та деякі його фізико-хімічні властивості є підставою для віднесення урану до ряду актинідів. Однак є хімічна аналогія урану з Сг, Мо та W. Уран відрізняється високою хімічною активністю та реагує з усіма елементами за винятком шляхетних газів. У твердій фазі прикладами U(VI) є триоксид ураніл U0 3 і уранілхлорид U0 2 C1 2 . Тетрахлорид урану UC1 4 та діоксид урану U0 2

Приклади U(IV). Речовини, що містять U(IV) зазвичай нестабільні і перетворюються на шестивалентні при тривалому перебуванні на повітрі.

У системі уран-кисень встановлені шість оксидів: UO, U0 2 , U 4 0 9 і 3 Ов, U0 3 . Їх характерна широка область гомогенності. U0 2 – основний оксид, тоді як U0 3 – амфотерну. U0 3 - взаємодіє з водою з утворенням ряду гідратів, з них найважливіші - діуранова кислота H 2 U 2 0 7 і уранова кислота Н 2 1Ю 4 . З лугами U0 3 утворює солі цих кислот – уранати. При розчиненні U0 3 кислотах утворюються солі двозарядного катіону уранила U0 2 a + .

Діоксид урану, U0 2 , стехіометричного складу має коричневий колір. При збільшенні вмісту кисню в оксиді колір змінюється від темно-коричневого до чорного. Кристалічна структура типу CaF 2 а = 0,547 нм; щільність 10,96 г/см"* (найбільша щільність серед оксидів урану). Т , пл = 2875 0 Т кн „ = 3450 °, Д # ° 298 = -1084,5 кДж / моль. Діоксид урану є напівпровідником із дірковою провідністю, сильний парамагнетик. ГДК = о,015мг/мз. Чи не розчинний у воді. При температурі -200° приєднує кисень, досягаючи складу U0 2>25 .

Оксид урану (IV) можна отримати за реакціями:

Діоксид урану виявляє лише основні властивості, йому відповідає основний гідроксид U(OH) 4 , який далі перетворюється на гідратований гідроксид U0 2 Н 2 0. Діоксид урану повільно розчиняється в сильних кислотах-неокислювачах без кисню повітря з утворенням іонів Ш + :

U0 2 + 2H 2 S0 4 ->U(S0 4) 2 + 2Н 2 0. (38)

Він розчинний у концентрованих кислотах, причому швидкість розчинення можна значно збільшити додаванням фтор-іону.

При розчиненні в азотній кислоті відбувається утворення ураніл-іону 1Ю 2 2+ :

Тріурану октаоксид U 3 0s (закис-окис урану) - порошок, забарвлення якого змінюється від чорного до темно-зеленого; при сильному подрібненні – оливково-зеленого кольору. Великі кристали чорного кольору залишають на фарфорі зелені штрихи. Відомі три кристалічні модифікації U 3 0 h: a-U 3 C>8 - кристалічна структура ромбічна (пр. гр. С222; 0=0,671 нм; 6=1,197 нм; з=о,8з нм; d =0,839 нм); p-U 3 0e - кристалічна структура ромбічна (просторова група Стст; 0 = 0,705 нм; 6 = 1,172 нм; 0 = 0,829 нм. Початок розкладання юоо° (перетворюється на 1Ю 2), ГДК= 0,075 мг/мз.

U 3 C>8 можна отримати за реакцією:

Прожарюванням U0 2 , U0 2 (N0 3) 2 , U0 2 C 2 0 4 3H 2 0, U0 4 -2H 2 0 або (NH 4) 2 U 2 0 7 при 750 0 на повітрі або в атмосфері кисню (р= 150+750 мм рт.

При прожарюванні U 3 0s при Т>юоо° йде відновлення до 1Ю 2 проте при охолодженні на повітрі відбувається повернення в U 3 0s. U 3 0e розчиняється лише у концентрованих сильних кислотах. У соляній та сірчаній кислотах утворюється суміш U(IV) та U(VI), а в азотній кислоті - нітрат уранілу. Розведена сірчана та соляна кислоти дуже слабо реагують з U 3 Os навіть при нагріванні, добавка окислювачів (азотної кислоти, піролюзиту) різко збільшує швидкість розчинення. Концентрована H 2 S0 4 розчиняє U 3 Os з утворенням U(S0 4) 2 та U0 2 S0 4 . Азотна кислота розчиняє U3Oe з утворенням уранілнітрату.

Триоксид урану, U0 3 - кристалічна або аморфна речовина яскраво-жовтого кольору. Реагує із водою. ГДК = 0,075 мг/м 3 .

Виходить при прожарюванні поліуранатів амонію, пероксиду урану, оксалату уранила при 300-500° і шестиводного уранілнітрату. При цьому утворюється помаранчевий порошок аморфної структури із щільністю.

6,8 г/смз. Кристалічна форма 1Ю 3 може бути отримана окисленням U 3 0 8 при температурах 450°ч-750° струмі кисню. Існують шість кристалічних модифікацій U0 3 (а, (3, у> §> ?, п)- U0 3 гігроскопічний і в вологому повітріперетворюється на гідроксид уранілу. Його нагрівання при 520°-^6оо° дає з'єднання складу 1Ю 2>9 подальше нагрівання до 6оо° дозволяє отримати U 3 Os.

Водень, аміак, вуглець, лужні та лужноземельні метали відновлюють U03 до U02. При пропусканні суміші газів HF та NH 3 утворюється UF 4 . У вищій валентності уран виявляє амфотерні властивості. При дії кислот U0 3 або на його гідрати утворюються солі уранілу (U0 2 2+), пофарбовані в жовто- зелений колір:

Більшість солей уранила добре розчиняються у воді.

З лугами при сплавленні U0 3 утворює солі уранової кислоти - уранати МДКГ:

З лужними розчинами триоксид урану утворює солі поліуранових кислот - поліуранати дгМ 2 0у1Ю 3 пН^О.

Солі уранової кислоти практично нерозчинні у воді.

Кислотні властивості U(VI) виражені слабше, ніж основні.

З фтором уран реагує за кімнатної температури. Стабільність вищих галогенідів падає від фторидів до йодидів. Фториди UF 3 , U4F17, U2F9 і UF 4 нелеткі, а UFe летюч. Найважливішими з фторидів є UF 4 та UFe.

Фтппіппіянір окгіля тяня ппптркярт по пряктті:

Реакція в киплячому шарі здійснюється за рівнянням:

Можливе використання фторуючих агентів: BrF 3 , CC1 3 F (фреон-11) або CC1 2 F 2 (фреон-12):

Фторид урану(1У) UF 4 («зелена сіль») - порошок від блакитно-зеленого до смарагдового кольору. Г 11Л = юз6 °; Г к, «,. = -1730 °. ДЯ° 29 8 = 1856 кДж/моль. Кристалічна структура моноклінна (пр. гп. С2/с; 0=1,273 нм; 5=1,075 нм; 0=0,843 нм; d= 6,7 нм; р=12б°20"; щільність 6,72 г/смз. UF 4 - стійка, неактивна, нелетюча сполука погано розчинна у воді. Найкращий розчинникдля UF 4 - димна хлорна кислота НС10 4 . У кислотах-окислювачах розчиняється з утворенням солі уранілу; швидко розчиняється в гарячому розчині Al(N0 3) 3 або А1С1 3 , а також у розчині борної кислоти, підкисленої H 2 S0 4 НС10 4 або НС1. Комплексоутворювачі, що зв'язують фторид-іони, наприклад, Fe3 + , А1з + або Борна кислотатакож сприяють розчиненню UF 4 . З фторидами інших металів утворює ряд малорозчинних подвійних солей (MeUFe, Me 2 UF6, Me 3 UF 7 та ін.). Промислове значення має NH 4 UF 5 .

Фторид U(IV) є проміжним продуктом при отриманні

як UF6, так і металевого урану.

UF 4 можна отримати за реакціями:

або шляхом електролітичного відновлення фториду уранила.

Гексафторид урану UFe – при кімнатній температурі кристали кольору слонової кісткиіз високим коефіцієнтом заломлення. густина

5,09 г/смз, густина рідкого UFe - 3,63 г/смз. Летке з'єднання. Твоаг = 5^>5°> Гіл=б4,5° (під тиском). Тиск насиченої пари досягає атмосфери при 560°. Ентальпія освіти АЯ 29 8 = -211б кДж / моль. Кристалічна структура ромбічна (пр. гр. Рпта; 0 = 0,999 нм; fe= 0,8962 нм; з=о,5207 нм; d 5,060 нм (25 0). ГДК – 0,015 мг/мз. З твердого стану UF6 може виганятися з твердої фази (сублімувати) в газ, минаючи рідку фазу при широкому діапазонітисків. Теплота сублімації при 500050 кДж/мг. Молекула немає дипольного моменту, тому UF6 не асоціює. Пари UFr - ідеальний газ.

Виходить при дії фтору на U його сполуки:

Крім газофазних реакцій існують і рідкофазні реакції

отримання UF6 за допомогою галогенфторидів, наприклад

Існує спосіб отримання UF6 без використання фтору - окисленням UF 4:

UFe не реагує з сухим повітрям, киснем, азотом і С02, але при контакті з водою, навіть з її слідами, піддається гідролізу:

Взаємодіє він із більшістю металів, утворюючи їх фториди, що ускладнює способи його зберігання. Як матеріали судин для роботи з UF6 придатні: при нагріванні Ni, монель та Pt, на холоді - ще й тефлон, абсолютно сухі кварц та скло, мідь та алюміній. При температурах 25-ьюо 0 утворює комплексні сполуки з фторидами лужних металів та срібла типу 3NaFUFr>, 3KF2UF6.

Добре розчиняється у різних органічних рідинах, у неорганічних кислотах та у всіх галогеіфторидах. Інертен до сухих 02, N2, С02, С12, Вг2. Для UFr характерні реакції відновлення з більшістю чистих металів. З вуглеводнями та іншими органічними речовинами UF6 енергійно реагує, тому закриті судини з UFe можуть вибухнути. UF6 в інтервалі 25-гЮО утворює комплексні солі з фторидами лужних та інших металів. Цю властивість використовують у технології для вибіркового вилучення UF

Гіриди урану UH 2 і UH 3 займають проміжне положення між солеподібними гідридами та гідридами типу твердих розчинів водню в металі.

При взаємодії урану з азотом утворюються нітриди. У системі U-Nвідомі чотири фази: UN (нітрид урану), a-U 2 N 3 (сесквінітрид), р- U 2 N 3 та UN If90. Досягти складу UN 2 (динітрид) не вдається. Надійними та добре керованими є синтези мононітриду урану UN, які краще здійснювати безпосередньо з елементів. Нітриди урану - порошкоподібні речовини, забарвлення яких змінюється від темно-сірої до сірої; схожі на метал. UN має кубічну гранецентровану кристалічну структуру, типу NaCl (0=4,8892 А); (/=14,324, 7^=2855°, стійкий у вакуумі до 1700 0 . Його одержують взаємодією U або гідриду U з N 2 або NH 3 розкладанням вищих нітридів U при 1300° або їх відновленням металевим ураном. U 2 N 3 відомий у двох поліморфних модифікаціях: кубічної а і гексагональної р (0=0,3688 нм, 6=0,5839 нм), що виділяє N 2 у вакуумі вище 8оо°. Його одержують відновленням UN 2 воднем. Динітрид UN 2 синтезують реакцією U з N 2 при високому тиску N 2 . Нітриди урану легко розчиняються в кислотах і в розчинах лугів, але розганяються розплавленими лугами.

Нітрид урану одержують двостадійним карботермічним відновленням оксиду урану:

Нагрівання в аргоні при 7М450 0 протягом 10*20 год

Отримати нітрид урану складу, близького до динітриду, UN 2 можна впливом аміаком на UF 4 при високій температурі і тиску.

Динітрид урану при нагріванні розкладається:

Нітрид урану, збагачений по 2 35U, має більш високу щільність поділу, теплопровідність і температуру плавлення, ніж оксиди урану - традиційне паливо сучасних енергетичних реакторів. Він також має хорошу механічну та стабільність, що перевищує традиційне паливо. Тому ця сполука розглядається як перспективна основа для ядерного пального реакторів на швидких нейтронах (покоління IV ядерних реакторів).

Зауваження. UN дуже корисно збагатити по 5N, т.к. ,4 N схильний захоплювати нейтрони, генеруючи реакції (п,р) радіоактивний ізотоп 14 С.

Карбід урану UC 2 (?-фаза) - світло-сіра з металевим блиском кристалічна речовина. У системі U-C(карбіди урану) існують UC 2 (?-фаза), UC 2 (б 2 -фаза), U 2 C 3 (е-фаза), UC (б 2 -фаза) - карбіди урану. Дикарбід урану UC 2 може бути отриманий за реакціями:

U + 2C^UC 2 (54в)

Карбіди урану використовуються як паливо атомних реакторів, вони є перспективними як паливо для космічних ракетних двигунів.

Нітрат уранила, уранив азотнокислий, U0 2 (N0 3) 2 -6H 2 0. Роль металу в цій солі виконує катіон уранила 2+. Кристали жовтого кольору із зеленуватим відблиском, легко розчиняються у воді. Водний розчин має кислу реакцію. Розчинний в етанолі, ацетоні та ефірі, нерозчинний у бензолі, толуолі та хлороформі. При нагріванні кристали плавляться і виділяють HN03 і Н20. Кристаллогідрат легко вивітрюються на повітрі. Характерна реакція – при дії NH 3 утворюється жовтий осад урановокислого амонію.

Уран здатний утворювати метал органічні сполуки. Прикладами є циклопен-тадієнільні похідні складу U(C 5 H 5) 4 та їх галогензаміщені і(З 5 Н 5) 3 Г або та(З 5 Н 5) 2 Г 2 .

У водних розчинахуран найбільш стійкий у стані окислення U(VI) у вигляді іону уранила U0 2 2+ . У меншою мірою йому характерний стан U(IV), але може бути навіть у вигляді U(III). Стан окислення U(V) може існувати як іон 1Ю 2 + , але цей стан рідко спостерігається через схильність до диспропорціонування та гідролізу.

У нейтральних і кислих розчинах U(VI) існує у вигляді U0 2 2+ - іона уранілу, пофарбованого в жовтий колір. До добре розчинних солей уранілу відносяться нітрат U0 2 (N0 3) 2 , сульфат U0 2 S0 4 , хлорид U0 2 C1 2 , фторид U0 2 F 2 , ацетат U0 2 (CH 3 C00) 2 . Ці солі виділяються з розчинів у вигляді кристалогідратів з різним числоммолекул води. Малорозчинними солями уранілу є: оксалат U0 2 C 2 0 4 , фосфати U0 2 HP0., і UO2P2O4, уранілфосфат амонію UO2NH4PO4, уранілванадат натрію NaU0 2 V0 4 , фероціанід (2). Для іона уранила характерна схильність до утворення комплексних сполук. Так відомі комплекси з іонами фтору типу -, 4-; нітратні комплекси ‘ і 2 *; сірчанокислі комплекси 2" і 4-; карбонатні комплекси 4" і 2" та ін. оксидів урану з лугами) Відомі поліуранати Me 2 U n 0 3 n+i (наприклад, Na 2 U60i 9).

U(VI) відновлюється в кислих розчинах до U(IV) залізом, цинком, алюмінієм, гідросульфітом натрію, амальгамою натрію. Розчини забарвлені у зелений колір. Лужні осаджують з них гідроокис и0 2 (0Н) 2 , плавикова кислота - фторид UF 4 -2,5H 2 0, щавлева кислота - оксалат U(C 2 0 4) 2 -6H 2 0. Схильність до комплексоутворення у іона U 4+ менше, ніж у іонів уранила.

Уран (IV) у розчині знаходиться у вигляді іонів U 4+ , ​​які сильно гідролізовані та гідратовані:

У кислих розчинах гідроліз пригнічується.

Уран (VI) у розчині утворює оксокатіон ураніл - U0 2 2+ Відомі численні ураніл-сполуки, прикладами яких є: U0 3 , U0 2 (C 2 H 3 0 2) 2 , U0 2 C0 3 -2(NH 4) 2 C0 3 U0 2 C0 3 , U0 2 C1 2 , U0 2 (0H) 2 , U0 2 (N0 3) 2 , UO0SO4, ZnU0 2 (CH 3 C00) 4 та ін.

При гідролізі ураніл-іону утворюється ряд багатоядерних комплексів:

При подальшому гідроліз виникає U 3 0s(0H) 2 і потім U 3 0 8 (0H) 4 2 -.

Для якісного виявлення урану застосовують методи хімічного, люмінісцентного, радіометричного та спектрального аналізів. Хімічні методи переважно засновані на утворенні забарвлених сполук (наприклад, червоно-буре забарвлення сполуки з фероціанідом, жовте – з перекисом водню, блакитне – реактивом арсеназо). Люмінісцентний спосіб заснований на можливості багатьох сполук урану під впливом УФ-променів давати жовтувато-зелене світіння.

Кількісне визначення урану проводиться різними методами. Найважливіші їх: об'ємні методи, які перебувають у відновленні U(VI) до U(IV) з наступним титруванням розчинами окислювачів; вагові методи - осадження уранатів, пероксиду, купферранату U(IV), оксихіноляту, оксалату і т.п. з подальшим прокалюванням при юоо° і зважуванням U 3 0s; полярографічні методи у розчині нітрату дозволяють визначити 10*7-гЮ-9 г урану; численні колориметричні методи (наприклад, з Н 2 0 2 у лужному середовищі, з реактивом арсеназо у присутності ЕДТА, з дибензоїлметаном, у вигляді роданідного комплексу та ін.); люмінесцентний метод, що дозволяє визначити при сплавленні з NaF до ю 11г урану.

235U відноситься до групи А радіаційної небезпеки, мінімально значуща активність МЗА=3,7-Ю 4 Бк, 2 з 8 і - до групи Г, МЗА=3,7-ю 6 Бк (300 г).

Уран є радіоактивним металом. У природі уран складається з трьох ізотопів: уран-238, уран-235 та уран-234. Найвищий рівеньстабільність фіксується у урану-238.

Таблиця 1. Таблиця нуклідів

Характеристика	Значення
Загальні відомості
Назва, символ	Уран-238, 238U
Альтернативні назви	ура́н один, UI
Нейтронів	146
Протонів	92
Властивості нукліду
Атомна маса	238,0507882(20) а. е. м.
Надлишок маси	47 308,9(19) кеВ
Питома енергія зв'язку (на нуклон)	7 570,120(8) кеВ
Ізотопна поширеність	99,2745(106) %
Період напіврозпаду	4,468 (3) · 109 років
Продукти розпаду	234Th, 238Pu
Батьківські ізотопи	238Pa (β-) 242Pu (α)
Спин та парність ядра	0+
Канал розпаду	Енергія розпаду
α-розпад	4,2697(29) МеВ
SF
ββ	1,1442(12) МеВ

Радіоактивний розпад урану

Радіоактивним розпадом називають процес раптової зміни складу або внутрішньої будови атомних ядер, які відрізняються нестабільністю. При цьому випромінюються елементарні частинки, гамма-кванти та/або ядерні фрагменти. Радіоактивні речовини містять радіоактивне ядро. Дочірнє ядро, що вийшло внаслідок радіоактивного розпаду, може також стати радіоактивним і через певний час піддається розпаду. Цей процес відбувається до того моменту, поки не утворюється стабільне ядро, позбавлене радіоактивності. Е. Резерфорд методом експерименту в 1899 довів, що уранові солі випускають три види променів:

• α-промені - потік позитивно заряджених частинок
• β-промені - потік негативно заряджених частинок
• γ-промені - не створюють відхилень у магнітному полі.

Таблиця 2. Радіоактивний розпад урану

Вид випромінювання	Нуклід	Період напіврозпаду
Ο	Уран - 238 U	4,47 млрд. років
α ↓
Ο	Торій - 234 Th	24.1 діб
β ↓
Ο	Протактіній - 234 Pa	1.17 хвилин
β ↓
Ο	Уран - 234 U	245000 років
α ↓
Ο	Торій - 230 Th	8000 років
α ↓
Ο	Радій - 226 Ra	1600 років
α ↓
Ο	Полоній - 218 Po	3,05 хвилин
α ↓
Ο	Свинець - 214 Pb	26,8 хвилин
β ↓
Ο	Вісмут - 214 Bi	19,7 хвилин
β ↓
Ο	Полоній - 214 Po	0,000161 секунд
α ↓
Ο	Свинець - 210 Pb	22,3 років
β ↓
Ο	Вісмут - 210 Bi	5,01 діб
β ↓
Ο	Полоній - 210 Po	138,4 діб
α ↓
Ο	Свинець - 206 Pb	стабільний

Радіоактивність урану

Природна радіоактивність – ось що відрізняє радіоактивний уран від інших елементів. Атоми урану незалежно від жодних чинників та умов поступово змінюються. При цьому випромінюються невидимі промені. Після трансформацій, що відбуваються з атомами урану, виходить інший радіоактивний елемент і повторюється. Він повторюватиме стільки разів, скільки необхідно, щоб вийшов не радіоактивний елемент. Наприклад, деякі ланцюжки перетворень налічують до 14 стадій. При цьому проміжним елементом є радій, а остання стадія – утворення свинцю. Цей метал не є радіоактивним елементом, тому ряд перетворень переривається. Однак для повного перетворенняурану в свинець потрібно кілька мільярдів років.
Радіоактивна руда урану часто стає причиною отруєнь на підприємствах, що займаються видобутком та переробкою уранової сировини. У людському організмі уран - загальноклітинна отрута. Він вражає головним чином нирки, але трапляються і ураження печінки та шлунково-кишкового тракту.
Уран немає повністю стабільних ізотопів. Найбільший періоджиття відзначається в урану-238. Піврозпад урану-238 відбувається протягом 4,4 млрд років. Трохи менше одного мільярда років триває напіврозпад урану-235 — 0,7 млрд років. Уран-238 займає понад 99% всього обсягу природного урану. Внаслідок його колосального періоду напіврозпаду радіоактивність цього металу не висока, наприклад, альфа-частинки не можуть проникнути через ороговілий шар шкіри людини. Після низки проведених досліджень вчені з'ясували, що головним джерелом радіації є не сам уран, а утворений ним газ радон, а також продукти його розпаду, що потрапляють у людський організмпід час дихання.

Уран(лат. uranium), u, радіоактивний хімічний елемент iii групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до сімейства актиноїдів,атомний номер 92, атомна маса 238029; метал. Природний У. складається із суміші трьох ізотопів: 238 u – 99,2739% з періодом напіврозпаду t 1 / 2 = 4,51 · 10 9 років, 235 u – 0,7024% (t 1 / 2 = 7,13 · 10 8 років) та 234 u - 0,0057% (t 1 / 2 = 2,48 · 10 5 років). З 11 штучних радіоактивних ізотопів з масовими числами від 227 до 240 довгоживучих - 233 u (t 1 / 2 = 1,62 · 10 5 років); він виходить при нейтронному опроміненні торію. 238 u та 235 u є родоначальниками двох радіоактивних рядів.

Історична довідка. У. відкрито у 1789 ньому. хіміком М. Г. Клапротом і названо їм на честь планети Уран, відкритої Ст. Гершелему 1781. У металевому стані У. отримано у 1841 франц. хіміком Е. Пеліго при відновленні ucl 4 металевим калієм. Спочатку У. приписували атомну масу 120, і лише 1871 Д. І. Менделєєвдійшов висновку, що цю величину треба подвоїти.

Довгий час уран представляв інтерес тільки для вузького кола хіміків і знаходив обмежене застосування для виробництва фарб та скла. З відкриттям явища радіоактивностіУ. в 1896 і радіяв 1898 почалася промислова переробка уранових руд з метою вилучення та використання радію в наукових дослідженняхта медицини. З 1942, після відкриття в 1939 явища розподілу ядер , У. став основним ядерним паливом.

Поширення у природі. У. – характерний елемент для гранітного шару та осадової оболонки земної кори. Середній вміст У. у земній корі (кларк) 2,5 · 10 -4 % за масою, у кислих вивержених породах 3,5 · 10 -4 %, у глинах та сланцях 3,2 · 10 -4 %, в основних породах 5 · 10 -5 %, в ультраосновних породах мантії 3 · 10 -7 %. У. енергійно мігрує в холодних і гарячих, нейтральних і лужних водаху формі простих та комплексних іонів, особливо у формі карбонатних комплексів. Важливу роль у геохімії У. відіграють окислювально-відновні реакції, оскільки сполуки У., як правило, добре розчиняються у водах з окисним середовищем і погано розчиняються у водах із відновним середовищем (наприклад, сірководневих).

Відомо близько 100 мінералів У.; промислове значення мають 12 із них . У ході геологічної історії зміст У. у земній корі зменшився рахунок радіоактивного розпаду; з цим процесом пов'язане накопичення у земній корі атомів РЬ, Не. Радіоактивний розпад У. грає важливу рольв енергетиці земної кори, будучи суттєвим джерелом глибинного тепла.

Фізичні властивості. У. за кольором нагадує сталь, легко піддається обробці. Має три алотропічні модифікації – a, b та g з температурами фазових перетворень: a ®b 668,8±0,4°c, b® g 772,2 ± 0,4 °С; a -форма має ромбічну решітку a= 2.8538 å, b= 5,8662 å, з= 4,9557 å), b -форма – тетрагональні грати (при 720 °С а = 10,759 , b= 5,656 å), g -форма – об'ємноцентровані кубічні грати (при 850°c а = 3,538 å). Щільність У. в -формі (25°c) 19,05 ± 0,2 г/см 3 , tпл 1132 ± 1°С; t kіп 3818 ° С; теплопровідність (100-200 ° c), 28,05 вт/(м· До) , (200–400 °c) 29,72 вт/(м· До); питома теплоємність (25 ° c) 27,67 кдж/(кг· До); питомий електроопір при кімнатній температурі близько 3 · 10 -7 ом· см,при 600 ° c 5,5 · 10 -7 ом· см;має надпровідність при 0,68 ± 0,02К; слабкий парамагнетик, питома магнітна сприйнятливість за кімнатної температури 1,72 · 10 -6 .

Механічні властивостіВ. залежать від його чистоти, від режимів механічної та термічної обробки. Середнє значення модуля пружності для литого У. 20,5 · 10 -2 Мн/м 2 межа міцності при розтягуванні за кімнатної температури 372–470 Мн/м 2 , міцність підвищується після гарту з b - і g -фаз; середня твердість за Брінеллем 19,6–21,6 · 10 2 Мн/м 2 .

Опромінення потоком нейтронів (яке має місце в ядерному реакторі) змінює фізико-механічні властивості У.: розвивається повзучість та підвищується крихкість, спостерігається деформація виробів, що змушує використовувати У. у ядерних реакторах у вигляді різних уранових сплавів.

У. – Радіоактивний елемент.Ядра 235 u та 233 u діляться спонтанно, а також при захопленні як повільних (теплових), так і швидких нейтронів з ефективним перерізом розподілу 508 · 10 -24 см 2 (508 барн) та 533 · 10 -24 см 2 (533 барн) відповідно. Ядра 238 u діляться при захопленні тільки швидких нейтронів з енергією щонайменше 1 Мев;при захопленні повільних нейтронів 238 u перетворюється на 239 pu , ядерні властивостіякого близькі до 235 u. Критич. маса У. (93,5% 235 u) у водних розчинах становить менше 1 кг,для відкритої кулі – близько 50 кг, для кулі з відбивачем – 15 – 23 кг;критична маса 233 u – приблизно 1/3 критичної маси 235 u.

Хімічні властивості. Конфігурація зовнішньої електронної оболонки атома У. 7 s 2 6 d 1 5 f 3 . У. відноситься до реакційноздатних металів, у сполуках виявляє ступеня окислення + 3, + 4, + 5, + 6, іноді + 2; найбільш стійкі сполуки u(iv) та u(vi). На повітрі повільно окислюється з утворенням на поверхні плівки двоокису, який не захищає метал від подальшого окислення. У порошкоподібному стані У. пірофорен і горить яскравим полум'ям. З киснем утворює двоокис uo 2 , трикіс uo 3 і велика кількість проміжних оксидів, найважливіший з яких u 3 o 8 . Ці проміжні окис за властивостями близькі до uo 2 і uo 3 . При високих температурах uo 2 має широку область гомогенності від uo 1,60 до uo 2,27. З фтором при 500–600°C утворює тетрафторидирд (зелені голчасті кристали, малорозчинні у воді та кислотах) та гексафторид uf 6 (біла кристалічна речовина, що виганяється без плавлення при 56,4°c); з сіркою – ряд сполук, у тому числі найбільше значення має us (ядерне пальне). При взаємодії У. з воднем при 220 ° С виходить гідрид uh 3; з азотом при температурі від 450 до 700 °С і атмосферному тиску - нітрид u 4 n 7 при більш високому тиску азоту і тій же температурі можна отримати un, u 2 n 3 і un 2 ; з вуглецем при 750–800°c – монокарбід uc, дикарбід uc 2 , а також u 2 c 3 ; з металами утворює сплави різних типів . У. повільно реагує з киплячою водою з утворенням uo 2 і h 2 з водяною парою - в інтервалі температур 150-250 ° С; розчиняється в соляній та азотній кислотах, слабко – у концентрованій плавиковій кислоті. Для u (vi) характерно утворення іона уранила uo 2 2 +; солі уранілу пофарбовані в жовтий колір і добре розчиняються у воді та мінеральних кислотах; солі u(iv) забарвлені в зелений колір і менш розчинні; іон ураніл надзвичайно здатний до комплексоутворення у водних розчинах як з неорганічними, так і з органічними речовинами; найбільш важливі для технології карбонатні, сульфатні, фторидні, фосфатні та ін комплекси. Відомо велика кількість уранатів (солей не виділеної у чистому вигляді уранової кислоти), склад яких змінюється в залежності від умов одержання; всі уранати мають низьку розчинність у воді.

У. та його сполуки радіаційно та хімічно токсичні. Гранично допустима доза (ПДР) при професійному опроміненні 5 берна рік.

Отримання. У. одержують з уранових руд, що містять 0,05-0,5% u. Руди практично не збагачуються, за винятком обмеженого способу радіометричного сортування, заснованого на випромінюванні радію, завжди супутнього урану. В основному руди вилуговують розчинами сірчаної, іноді азотної кислот або розчинами соди з перекладом У. в кислий розчин у вигляді uo 2 so 4 або комплексних аніонів 4-, а в содовий розчин - у вигляді 4-. Для вилучення та концентрування У. з розчинів та пульп, а також для очищення від домішок застосовують сорбцію на іонообмінних смолах та екстракцію органічними розчинниками (трибутилфосфат, алкілфосфорні кислоти, аміни). Далі з розчинів додаванням луги осаджують уранати амонію або натрію або гідроксид u(oh) 4 . Для отримання сполук високого ступеня чистоти технічні продукти розчиняють в азотній кислоті і піддають афінажним операціям очищення кінцевими продуктами яких є uo 3 або u 3 o 8 ; ці оксиди при 650-800°C відновлюються воднем або дисоційованим аміаком до uo 2 з подальшим переведенням його в uf 4 обробкою газоподібним фтористим воднем при 500-600°C. uf 4 може бути отриманий також при осадженні кристалогідрату uf 4 · nh 2 o плавиковою кислотою з розчинів з подальшим зневодненням продукту при 450°c в струмі водню. У промисловості основним способом отримання У. з uf 4 є його кальцієтермічне або магнієтермічне відновлення з виходом У. у вигляді злитків масою до 1,5 т. Зливки рафінуються у вакуумних печах.

Дуже важливим процесом у технології У. є збагачення його ізотопом 235 u вище за природний вміст у рудах або виділення цього ізотопу в чистому вигляді , оскільки саме 235 u – основне ядерне пальне; здійснюється це методами газової термодифузії, відцентровими та ін методами, заснованими на відмінності мас 235 u і 238 u; у процесах поділу У. використовується у вигляді летючого гексафториду uf 6 . При отриманні У. високого ступеня збагачення чи ізотопів враховуються їхні критичні маси; найбільш зручний спосіб у цьому випадку - відновлення оксидів У. кальцієм; шлак, що утворюється при цьому, легко відділяється від У. розчиненням в кислотах.

Для отримання порошкоподібного У., двоокису, карбідів, нітридів та ін тугоплавких сполук застосовуються методи порошкової металургії.

Застосування. Металевий У. або його сполуки використовуються в основному як ядерне паливо ядерних реакторів.Природна або малозбагачена суміш ізотопів У. застосовується в стаціонарних реакторах атомних електростанцій, продукт високого ступеня збагачення – ядерних силових установкахабо у реакторах, що працюють на швидких нейтронах. 235 u є джерелом ядерної енергії в ядерної зброї. 238 u служить джерелом вторинного ядерного пального – плутонію.

В. М. Куліфєєв.

Уран в організмі. У мікрокількостях (10 -5 -10 -5 %) виявляється у тканинах рослин, тварин та людини. У золі рослин (при вмісті У. у ґрунті близько 10 -4) його концентрація становить 1,5 · 10 -5 %. Найбільше У. накопичується деякими грибами і водоростями (останні беруть активну участь у біогенної міграції У. по ланцюгу вода – водні рослини – риба – людина). В організм тварин і людини У. надходить з їжею та водою до шлунково-кишкового тракту, з повітрям у дихальні шляхи, а також через шкірні покриви та слизові оболонки. З'єднання У. всмоктуються в шлунково-кишковому тракті - близько 1% від кількості розчинних сполук, що надходить, і не більше 0,1% важкорозчинних; у легень всмоктуються відповідно 50% та 20%. Розподіляється У. в організмі нерівномірно. Основні депо (місця відкладення та накопичення) – селезінка, нирки, скелет, печінка і, при вдиханні важкорозчинних сполук, – легкі та бронхолегеневі лімфатичні вузли. У крові У. (у вигляді карбонатів та комплексів з білками) довго не циркулює. Зміст У. в органах та тканинах тварин і людини не перевищує 10 -7 г/г. Так, кров великого рогатої худобимістить 1 · 10 -8 г/мл,печінка 8 · 10 -8 г/р,м'язи 4 · 10 -8 г/р,селезінка 9 · 10 -8 г/г. Зміст У. в органах людини становить: у печінці 6 · 10 -9 г/г, у легенях 6 · 10 -9 -9 · 10 -9 г/г, у селезінці 4,7 · 10 -9 г/г, у крові 4 · 10 -9 г/мл,у нирках 5,3 · 10 -9 (кірковий шар) та 1,3 · 10 -9 г/г(мозковий шар), у кістках 1 · 10 -9 г/г, в кістковому мозку 1 · 10 -9 г/г, у волоссі 1,3 · 10 -7 г/г. У., що міститься в кістковій тканині, зумовлює її постійне опромінення (період напіввиведення У. зі скелета близько 300 добу) . Найменші концентрації У. – у головному мозку та серці (10 -10 г/г). Добове надходження У. з їжею та рідинами – 1,9 · 10 -6 г, зповітрям – 7 · 10 -9 г. Добове виведення У. з організму людини складає: із сечею 0,5 · 10 -7 –5 · 10 -7 , з калом – 1,4 · 10 -6 –1,8 · 10 -6 г, зволоссям - 2 · 10 -8 р.

За даними Міжнародної комісії з радіаційного захисту, середній вміст У. в організмі людини 9 · 10 -8 р. Ця величина для різних районів може змінюватись. Вважають, що У. необхідний нормальної життєдіяльності тварин і рослин, проте його фізіологічні функції не з'ясовані.

Г. П. Галібін.

Токсична дія У. обумовлено його хімічними властивостями і залежить від розчинності: більш токсичні ураніл та ін. розчинні сполуки У. Отруєння У. та його сполуками можливі на підприємствах з видобутку та переробки уранової сировини та ін. При попаданні в організм У. діє на всі органи та тканини, будучи загальноклітинною отрутою. Ознаки отруєння обумовлені переважно. ураженням нирок (поява білка та цукру в сечі, наступна олігурія) , уражаються також печінка та шлунково-кишковий тракт. Розрізняють гострі та хронічні отруєння; останні характеризуються поступовим розвитком та меншою вираженістю симптомів. При хронічній інтоксикації можливі порушення кровотворення, нервової системи та ін. Вважають, що молекулярний механізм дії У. пов'язаний з його здатністю пригнічувати активність ферментів.

Профілактика отруєнь: безперервність технологічних процесів, використання герметичної апаратури, попередження забруднення повітряного середовища, очищення стічних водперед спуском їх у водоймища, мед. контроль за станом здоров'я робітників, за дотриманням гігієнічних нормативів допустимого змісту У. та його сполук у навколишньому середовищі.

В. Ф. Кирилов.

Літ.:Вчення про радіоактивність. Історія та сучасність, під ред. Би. М. Кедрова, М., 1973; Петросьянц А. М., Від наукового пошуку до атомної промисловості, М., 1970; Ємельянов Ст С., Євстюхін А. І., Металургія ядерного пального, М., 1964; Сокурський Ю. Н., Стерлін Я. М., Федорченко Ст А., Уран та його сплави, М., 1971; Євсєєва Л. С., Перельман А. І., Іванов До. Є., Геохімія урану в зоні гнпергенізу, 2 видавництва, М., 1974; Фармакологія та токсикологія уранових сполук [пер. з англ.], т. 2, М., 1951; Гуськова Ст Н., Уран. Радіаційно-гігієнічна характеристика, М., 1972; Андрєєва О. С., Гігієна праці при роботі з ураном та його сполуками, М., 1960; Новіков Ю. В, Гігієнічні питання вивчення вмісту урану у зовнішньому середовищі та його впливу на організм, М., 1974.

УРАН (хімічний елемент) УРАН (хімічний елемент)

Уран (лат. Uranium), U (читається «уран»), радіоактивний хімічний елемент з атомним номером 92, атомна маса 238,0289. Актиноїд. Природний уран складається із суміші трьох ізотопів: 238 U, 99,2739%, з періодом напіврозпаду Т 1/2 = 4,51 · 10 9 років, 235 U, 0,7024%, з періодом напіврозпаду Т 1/2 = 7,13 · 10 8 років, 234 U, 0,0057%, з періодом напіврозпаду Т 1/2 = 2,45 · 10 5 років. 238 U (уран-I, UI) та 235 U (актиноуран, АсU) є родоначальниками радіоактивних рядів. З 11 штучно отриманих радіонуклідів з масовими числами 227-240 довгоживучий 233 U ( Т 1/2 = 1,62 · 10 5 років), він виходить при нейтронному опроміненні торію (див.ТОРІЙ).
Конфігурація трьох зовнішніх електронних шарів 5 s 2 p 6 d 10 f 3 6s 2 p 6 d 1 7 s 2 , уран відноситься до f-Елементів. Розташований у IIIB групі у 7 періоді періодичної системи елементів. У сполуках виявляє ступені окислення +2, +3, +4, +5 та +6, валентності II, III, IV, V та VI.
Радіус нейтрального атома урану 0,156 нм, радіус іонів: U 3 + - 0,1024 нм, U 4 + - 0,089 нм, U 5 + - 0,088 нм та U 6+ - 0,083 нм. Енергії послідовної іонізації атома 6,19, 11,6, 19,8, 36,7 еВ. Електронегативність по Полінгу (див.ПОЛІНГ Лайнус) 1,22.
Історія відкриття
Уран було відкрито 1789 німецьким хіміком М. Р. Клапротом (див.КЛАПРОТ Мартін Генріх)для дослідження мінералу «смоляної обманки». (див.Названий їм на честь планети Уран, відкритої У. ГершелемГЕРШЕЛЬ) (див.у 1781. У металевому стані уран отримано у 1841 французьким хіміком Е. ПелігоПЕЛІГО Ежен Мелькьор) (див.при відновленні UCl 4 металевим калієм. Радіоактивні властивості урану виявив у 1896 році француз А. Беккерель.
БЕККЕРЕЛЬ Антуан Анрі) (див.Спочатку урану приписували атомну масу 116, але у 1871 Д. І. Менделєєвдійшов висновку, що її треба подвоїти. Після відкриття елементів із атомними номерами від 90 до 103 американський хімік Г. Сіборг (див.СІБОРГ Глен Теодор)дійшов висновку, що ці елементи (актиноїди) (див.АКТИНОЇДИ)правильніше розташовувати в періодичній системі однієї клітині з елементом №89 актинієм. Таке розташування пов'язане з тим, що у актиноїдів відбувається добудова 5 f-електоронного підрівня.
Знаходження у природі
Уран - характерний елемент для гранітного шару та осадової оболонки земної кори. Зміст у земній корі 2,5 · 10 -4% за масою. У морській воді концентрація урану менше 10 -9 г/л, всього в морській воді міститься від 109 до 1010 тонн урану. У вільному вигляді уран у земній корі не зустрічається. Відомо близько 100 мінералів урану, найважливіші з них настуран U 3 O 8 , уранініт (див.УРАНІНІТ)(U,Th)O 2 , уранова смоляна руда (містить оксиди урану змінного складу) і тюямуніт Ca[(UO 2) 2 (VO 4) 2 ]·8H 2 O.
Отримання
Уран одержують із уранових руд, що містять 0,05-0,5% U. Вилучення урану починається з отримання концентрату. Руди вилуговують розчинами сірчаної, азотної кислот або лугом. В отриманому розчині завжди містяться домішки інших металів. При відділенні від них урану використовують відмінності в їх окислювально-відновних властивостях. Окисно-відновні процеси поєднують з процесами іонного обміну та екстракції.
З отриманого розчину уран вилучають у вигляді оксиду або тетрафториду UF 4 методом металотермії:
UF 4 + 2Mg = 2MgF 2 + U
Уран, що утворився, містить у незначних кількостях домішки бор. (див.БІР (хімічний елемент)), кадмій (див.Кадмій)та деяких інших елементів, так званих реакторних отрут. Поглинаючи нейтрони, що утворюються при роботі ядерного реактора, вони роблять уран непридатним для використання в якості ядерного пального.
Щоб позбутися домішок, металевий уран розчиняють в азотній кислоті, одержуючи уранілнітрат UO 2 (NO 3) 2 . Уранілнітрат екстрагують з водного розчину трибутилфосфатом. Продукт очищення з екстракту знову переводять в оксид урану або тетрафторид, з яких знову отримують метал.
Частину урану отримують регенерацією ядерного пального, що відпрацював у реакторі. Усі операції з регенерації урану проводять дистанційно.
Фізичні та хімічні властивості
Уран – сріблясто-білий блискучий метал. Металевий уран існує у трьох алотропічних (див.АЛОТРОПІЯ)модифікації. До 669°C стійка a-модифікація з орторомбічними гратами, параметри а= 0,2854нм, в= 0,5869 нм та з= 0,4956 нм, густина 19,12 кг/дм 3 . Від 669°C до 776°C стійка b-модифікація з тетрагональними гратами (параметри а= 1,0758 нм, з= 0,5656 нм). До температури плавлення 1135°C стійка g-модифікація з об'ємно-центрованими кубічними гратами ( а= 0,3525 нм). Температура кипіння становить 4200°C.
Хімічна активність металевого урану висока. На повітрі він покривається плівкою оксиду. Порошкоподібний уран пірофорен, при згорянні урану та термічному розкладанні багатьох його сполук на повітрі утворюється оксид урану U 3 O 8 . Якщо цей оксид нагрівати в атмосфері водню (див.ВОДОРОД)при температурі вище 500°C утворюється діоксид урану UO 2:
U 3 O 8 + Н 2 = 3UO 2 + 2Н 2 О
Якщо уранілнітрат UO 2 (NO 3) 2 нагріти при 500°C, розкладаючись, він утворює триоксид урану UO 3 . Крім оксидів урану стехіометричного складу UO 2 , UO 3 і U 3 Про 8 відомий оксид урану складу U 4 O 9 і кілька метастабільних оксидів і оксидів змінного складу.
При сплавленні оксидів урану з оксидами інших металів утворюються уранати: До 2 UO 4 (уранат калію), СаUO 4 (уранат кальцію), Na 2 U 2 O 7 (діуранат натрію).
Взаємодіючи з галогенами (див.ГАЛОГЕНИ), Уран дає галогеніди урану. Серед них гексафторид UF 6 являє собою жовту кристалічну речовину, що легко сублімується навіть при слабкому нагріванні (40-60°C) і так само легко гідролізується водою. Найважливіше практичне значення має гексафторид урану UF6. Отримують його взаємодією металевого урану, оксидів урану або UF 4 з фтором або фторуючими агентами BrF 3 , СCl 3 F (фреон-11) або ССl 2 F 2 (фреон-12):
U 3 O 8 + 6CCl 2 F 2 = UF 4 + 3COCl 2 + CCl 4 + Cl 2
UF 4 + F 2 = UF 6
або
U 3 O 8 + 9F 2 = 3UF 6 + 4O 2
Відомі фториди та хлориди, що відповідають ступеням окислення урану +3, +4, +5 та +6. Отримано броміди урану UBr 3 , UBr 4 та UBr 5 , а також іодиди урану UI 3 та UI 4 . Синтезовано такі оксигалогеніди урану, як UO 2 Cl 2 UOCl 2 та інші.
При взаємодії урану з воднем утворюється гідрид урану UH 3 , що має високу хімічну активність. При нагріванні гідрид розкладається, утворюючи водень та порошкоподібний уран. При спіканні урану з бором виникають, залежно від молярного відношення реагентів та умов проведення процесу, бориди UB 2 , UB 4 та UB 12 .
З вуглецем (див.УГЛЕРОД)уран утворює три карбіди UC, U 2 C 3 і UC 2 .
Взаємодія урану з кремнієм (див.КРЕМНІЙ)отримані силіциди U 3 Si, U 3 Si 2 , USi, U 3 Si 5 , USi 2 і U 3 Si 2 .
Отримано нітриди урану (UN, UN 2 , U 2 N 3) та фосфіди урану (UP, U 3 P 4 , UP 2). Із сірою (див.СІРА)уран утворює ряд сульфідів: U 3 S 5 US, US 2 US 3 і U 2 S 3 .
Металевий уран розчиняється в HCl та HNO 3 , повільно реагує з H 2 SO 4 та H 3 PO 4 . Виникають солі, що містять катіон уранілу UO 2 2+ .
У водних розчинах існують сполуки урану в ступенях окиснення від +3 до +6. Стандартний окислювальний потенціал пари U(IV)/U(III) - 0,52 B, пари U(V)/U(IV) 0,38 B, пари U(VI)/U(V) 0,17 B, пари U(VI)/U(IV) 0,27. Іон U 3+ в розчині нестійкий, іон U 4+ стабільний без повітря. Катіон UO 2 + нестабільний і в розчині диспропорціонує на U 4+ та UO 2 2+ . Іони U 3+ мають характерне червоне забарвлення, іони U 4+ - зелене, іони UO 2 2+ - жовте.
У розчинах найбільш стійкі сполуки урану у ступені окислення +6. Всі сполуки урану в розчинах схильні до гідролізу та комплексоутворення, найбільш сильно - катіони U 4+ та UO 2 2+ .
Застосування
Металевий уран та його сполуки використовуються в основному як ядерне паливо в ядерних реакторах. Малозбагачена суміш ізотопів урану застосовується у стаціонарних реакторах атомних електростанцій. Продукт високого ступеня збагачення – у ядерних реакторах, що працюють на швидких нейтронах. 235 U є джерелом ядерної енергії в ядерній зброї. 238 U є джерелом вторинного ядерного пального - плутонію.
Фізіологічна дія
У мікрокількостях (10 -5 -10 -8 %) виявляється у тканинах рослин, тварин та людини. Найбільшою мірою накопичується деякими грибами та водоростями. З'єднання урану всмоктуються у шлунково-кишковому тракті (близько 1%), у легенях – 50%. Основні депо в організмі: селезінка, нирки, скелет, печінка, легкі та бронхо-легеневі лімфатичні вузли. Зміст в органах та тканинах людини та тварин не перевищує 10 -7 мм.
Уран та його сполуки високотоксичні. Особливо небезпечні аерозолі урану та його сполук. Для аерозолів розчинних у воді сполук урану ГДК у повітрі 0,015 мг/м 3 для нерозчинних форм урану ГДК 0,075 мг/м 3 . При попаданні в організм уран діє на всі органи, будучи загальноклітинною отрутою. Молекулярний механізм дії урану пов'язаний із його здатністю пригнічувати активність ферментів. Насамперед уражаються нирки (з'являються білок і цукор у сечі, олігурія). При хронічній інтоксикації можливі порушення кровотворення та нервової системи.

Енциклопедичний словник. 2009 .

Дивитись що таке "УРАН (хімічний елемент)" в інших словниках:

U (Uran, uranium; при О = 16 атомн. вага U = 240) елемент з найбільшою атомною вагою; всі елементи, за атомною вагою, поміщаються між воднем та ураном. Це найважчий член металевої підгрупи VI групи періодичної системи (див. Хром, … Енциклопедичний словник Ф.А. Брокгауза та І.А. Єфрона

Уран (U) Атомний номер 92 Зовнішній виглядпростої речовини Властивості атома Атомна маса ( молярна маса) 238.0289 а. е. м. (г/моль) … Вікіпедія

Уран (лат. Uranium), U, радіоактивний хімічний елемент III групи періодичної системи Менделєєва, відноситься до сімейства актиноїдів, атомний номер 92, атомна маса 238,029; метал. Природний У. складається із суміші трьох ізотопів: 238U √ 99,2739%… … Велика Радянська Енциклопедія

Уран (хімічний елемент)- Уран (Uranium), U, радіоактивний хімічний елемент III групи періодичної системи, атомний номер 92, атомна маса 238,0289; відноситься до актиноїдів; метал, tпл 1135°C. Уран головний елементатомної енергетики (ядерне паливо), використовується в… Ілюстрований енциклопедичний словник Вікіпедія

- (Греч. uranos небо). 1) бог неба, батько Сатурна, найстаріший із богів, за грец. міфол. 2) рідкісний метал, що має у чистому стані вигляд сріблястих листочків. 3) велика планета, відкрита Гершелем 1781 р. Словник іноземних слів, що увійшли до… … Словник іноземних слів російської мови

Уран: * Уран (міфологія) давньогрецький бог. Син Геї * Уран (планета) планета Сонячної системи * Уран (музичний інструмент) давньотюркський та казахський музичний духовий інструмент * Уран (елемент) хімічний елемент * Операція… … Вікіпедія

- (Uranium), U, радіоактивний хімічний елемент ІІІ групи періодичної системи, атомний номер 92, атомна маса 238,0289; відноситься до актиноїдів; метал, tпл 1135шC. Уран є головним елементом атомної енергетики (ядерне паливо), використовується в ... Сучасна енциклопедія