Treść artykułu

URAN, U (uran), pierwiastek chemiczny metalu z rodziny aktynowców, do którego zaliczają się pierwiastki Ac, Th, Pa, U i transuranowe (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr). Uran zyskał na znaczeniu dzięki zastosowaniu go w broni jądrowej i energetyce jądrowej. Tlenki uranu wykorzystuje się także do barwienia szkła i ceramiki.

Będąc w naturze.

Zawartość uranu w skorupie ziemskiej wynosi 0,003% i występuje on w powierzchniowej warstwie ziemi w postaci czterech rodzajów złóż. Po pierwsze, są to żyły uraninitu, czyli paku uranowego (dwutlenek uranu UO 2), bardzo bogatego w uran, ale rzadkiego. Towarzyszą im złoża radu, gdyż rad jest bezpośrednim produktem rozpadu izotopowego uranu. Takie żyły występują w Zairze, Kanadzie (Wielkie Jezioro Niedźwiedzie), Czechach i Francji. Drugim źródłem uranu są konglomeraty toru i Ruda uranu wraz z rudami innych ważnych minerałów. Konglomeraty zwykle zawierają wystarczające ilości złota i srebra do odzyskania, a pierwiastkami towarzyszącymi są uran i tor. Duże złoża tych rud znajdują się w Kanadzie, Republice Południowej Afryki, Rosji i Australii. Trzecim źródłem uranu są skały osadowe i piaskowce bogate w mineralny karnotyt (wanadan uranylowy potasu), który oprócz uranu zawiera znaczną ilość wanadu i innych pierwiastków. Rudy takie występują w zachodnich stanach Stanów Zjednoczonych. Czwartym źródłem osadów są łupki żelazowo-uranowe i rudy fosforanowe. Bogate złoża znajdują się w łupkach Szwecji. Niektóre rudy fosforanowe w Maroku i Stanach Zjednoczonych zawierają znaczne ilości uranu, a złoża fosforanów w Angoli i Republice Środkowoafrykańskiej są jeszcze bogatsze w uran. Większość węgla brunatnego i niektóre węgle zawierają zwykle zanieczyszczenia uranem. Bogate w uran złoża węgla brunatnego odkryto w Północnej i Południowej Dakocie (USA), a węgiel bitumiczny w Hiszpanii i Czechach.

Otwarcie.

Uran został odkryty w 1789 roku przez niemieckiego chemika M. Klaprotha, który nazwał go na cześć odkrycia planety Uran 8 lat wcześniej. (Klaproth był czołowym chemikiem swoich czasów; odkrył także inne pierwiastki, w tym Ce, Ti i Zr.) W rzeczywistości otrzymana przez Klaprotha substancja nie była uranem elementarnym, ale jego utlenioną formą, a uran pierwiastkowy został po raz pierwszy otrzymany przez francuskiego chemika E. Peligo w 1841 r. Od momentu odkrycia aż do XX wieku. uran nie miał takiego znaczenia, jakie ma obecnie, chociaż było go wiele właściwości fizyczne, I masa atomowa i gęstość zostały określone. W 1896 r. A. Becquerel ustalił, że sole uranu posiadają promieniowanie oświetlające kliszę fotograficzną w ciemności. Odkrycie to zaktywizowało chemików do badań w dziedzinie radioaktywności i w 1898 roku francuscy fizycy P. Curie i M. Skłodowska-Curie wyizolowali sole pierwiastki radioaktywne polon i rad, a E. Rutherford, F. Soddy, K. Fajans i inni naukowcy opracowali teorię rozpadu promieniotwórczego, która położyła podwaliny pod współczesną chemię nuklearną i energię jądrową.

Pierwsze zastosowania uranu.

Mimo że znana była radioaktywność soli uranu, jego rudy w pierwszej tercji tego stulecia wykorzystywano jedynie do otrzymywania towarzyszącego radu, a uran uznawano za niepożądany produkt uboczny. Jego zastosowanie koncentrowało się głównie w technologii ceramicznej i metalurgii; Tlenki uranu były szeroko stosowane do barwienia szkła na kolory od bladożółtego do ciemnozielonego, co przyczyniło się do rozwoju niedrogiej produkcji szkła. Obecnie produkty tych branż są identyfikowane jako fluorescencyjne w promieniach ultrafioletowych. Podczas I wojny światowej i wkrótce po niej uran w postaci węglika był używany do produkcji stali narzędziowych, podobnych do Mo i W; Wolfram, którego produkcja była wówczas ograniczona, zastąpił 4–8% uranu. Aby uzyskać stale narzędziowe, w latach 1914–1926 produkowano rocznie kilka ton żelazouranu zawierającego do 30% (masowego) U. Jednak to wykorzystanie uranu nie trwało długo.

Współczesne zastosowania uranu.

Przemysł uranowy zaczął się kształtować w 1939 r., kiedy przeprowadzono rozszczepienie izotopu uranu 235 U, co doprowadziło do technicznego wdrożenia kontrolowanych reakcji łańcuchowych rozszczepienia uranu w grudniu 1942 r. Były to narodziny ery atomu , kiedy uran zmienił się z nieistotnego pierwiastka w jeden z najbardziej znaczących ważne elementy w życiu społeczeństwa. Wojskowe znaczenie uranu do produkcji bomby atomowej i jego zastosowania jako paliwa w reaktorach jądrowych spowodowało astronomiczny wzrost zapotrzebowania na uran. Ciekawa jest chronologia wzrostu zapotrzebowania na uran na podstawie historii osadów w jeziorze Great Bear Lake (Kanada). W 1930 roku odkryto w tym jeziorze blendę żywiczną, czyli mieszaninę tlenków uranu, a w 1932 roku stworzono na tym terenie technologię oczyszczania radu. Z każdej tony rudy (mieszanki żywicy) otrzymano 1 g radu i około pół tony produktu ubocznego, koncentratu uranu. Radu było jednak mało i jego wydobycie zostało wstrzymane. W latach 1940–1942 wznowiono prace rozwojowe i zaczęto wysyłać rudę uranu do Stanów Zjednoczonych. W 1949 r. zastosowano podobną metodę oczyszczania uranu, z pewnymi udoskonaleniami, w celu wytworzenia czystego UO 2 . Produkcja ta wzrosła i jest obecnie jednym z największych zakładów produkujących uran.

Nieruchomości.

Uran jest jednym z najcięższych pierwiastków występujących w przyrodzie. Czysty metal jest bardzo gęsty, plastyczny, elektrododatni o niskiej przewodności elektrycznej i wysoce reaktywny.

Uran ma trzy modyfikacje alotropowe: A-uran (ortorombowa sieć krystaliczna), występuje w zakresie od temperatury pokojowej do 668°C; B-uran (złożona sieć krystaliczna typu tetragonalnego), trwała w zakresie 668–774°C; G-uran (sześcienna sieć krystaliczna skupiona wokół ciała), stabilny od 774°C do temperatury topnienia (1132°C). Ponieważ wszystkie izotopy uranu są niestabilne, wszystkie jego związki wykazują radioaktywność.

Izotopy uranu

238 U, 235 U, 234 U występują w przyrodzie w stosunku 99,3:0,7:0,0058, a 236 U występuje w ilościach śladowych. Wszystkie pozostałe izotopy uranu od 226 U do 242 U otrzymuje się sztucznie. Szczególnie ważny jest izotop 235 U. Pod wpływem wolnych (termicznych) neutronów ulega podziałowi, uwalniając ogromną energię. Całkowite rozszczepienie 235 U prowadzi do uwolnienia „równoważnika energii cieplnej” 2H 10 7 kWh h/kg. Rozszczepienie 235 U można wykorzystać nie tylko do wytworzenia dużych ilości energii, ale także do syntezy innych ważnych pierwiastków aktynowców. Naturalny izotop uranu można wykorzystać w reaktorach jądrowych do produkcji neutronów wytwarzanych w wyniku rozszczepienia 235 U, natomiast nadmiar neutronów niewymaganych w reakcji łańcuchowej można wychwycić przez inny naturalny izotop, w wyniku czego powstaje pluton:

Kiedy 238 U jest bombardowane szybkimi neutronami, zachodzą następujące reakcje:

Zgodnie z tym schematem najpopularniejszy izotop 238 U można przekształcić w pluton-239, który podobnie jak 235 U jest również zdolny do rozszczepienia pod wpływem wolnych neutronów.

Obecnie otrzymane duża liczba sztuczne izotopy uranu. Wśród nich 233 U jest szczególnie godny uwagi, ponieważ rozszczepia się również podczas interakcji z wolnymi neutronami.

Niektóre inne sztuczne izotopy uranu są często wykorzystywane jako znaczniki radioaktywne w badaniach chemicznych i fizycznych; to jest przede wszystkim B- emiter 237 U i A- emiter 232 U.

Znajomości.

Uran, metal wysoce reaktywny, ma stopień utlenienia od +3 do +6, w szeregu aktywności jest zbliżony do berylu, oddziałuje ze wszystkimi niemetalami i tworzy związki międzymetaliczne z Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg , Mg, Ni, Pb, Sn i Zn. Drobno rozdrobniony uran jest szczególnie reaktywny i w temperaturach powyżej 500°C często wchodzi w reakcje charakterystyczne dla wodorku uranu. Uran w kawałkach lub wióry palą się jasno w temperaturze 700–1000°C, a pary uranu palą się już w temperaturze 150–250°C; uran reaguje z HF w temperaturze 200–400°C, tworząc UF4 i H2. Uran rozpuszcza się powoli w stężonym HF lub H 2 SO 4 i 85% H 3 PO 4 nawet w temperaturze 90 ° C, ale łatwo reaguje ze stęż. HCl i mniej aktywny z HBr lub HI. Najbardziej aktywne i szybkie reakcje uranu z rozcieńczonym i stężonym HNO 3 zachodzą wraz z utworzeniem azotanu uranylu ( patrz poniżej). W obecności HCl uran szybko się rozpuszcza kwasy organiczne, tworząc organiczne sole U 4+. W zależności od stopnia utlenienia uran tworzy kilka rodzajów soli (najważniejsze z nich to U 4+, jedna z nich to UCl 4 to łatwo utleniająca się zielona sól); sole uranylu (rodnik UO 2 2+) typu UO 2 (NO 3) 2 mają barwę żółtą i fluoryzują zielony. Sole uranylu powstają poprzez rozpuszczenie amfoterycznego tlenku UO 3 (kolor żółty) w środowisku kwaśnym. W środowisku zasadowym UO 3 tworzy uran, taki jak Na 2 UO 4 lub Na 2 U 2 O 7. Ten ostatni związek („żółty uranyl”) stosowany jest do produkcji szkliw porcelanowych oraz do produkcji szkieł fluorescencyjnych.

Halogenki uranu były szeroko badane w latach 1940–1950, ponieważ wykorzystano je do opracowania metod rozdziału izotopów uranu na potrzeby bomby atomowej lub reaktora jądrowego. Trifluorek uranu UF 3 otrzymano poprzez redukcję UF 4 wodorem, a tetrafluorek uranu UF 4 otrzymano różne sposoby w wyniku reakcji HF z tlenkami, takimi jak UO 3 lub U 3 O 8 lub w drodze elektrolitycznej redukcji związków uranylu. Sześciofluorek uranu UF 6 otrzymuje się przez fluorowanie U lub UF 4 fluorem elementarnym lub przez działanie tlenu na UF 4 . Sześciofluorek tworzy przezroczyste kryształy o wysokim współczynniku załamania światła w temperaturze 64°C (1137 mm Hg); związek jest lotny (w warunkach normalne ciśnienie sublimuje w temperaturze 56,54°C). Oksohalogenki uranu, na przykład oksofluorki, mają skład UO 2 F 2 (fluorek uranu), UOF 2 (difluorek tlenku uranu).

Uran jest siódmą planetą Układ Słoneczny i trzeci gazowy gigant. Planeta jest trzecią co do wielkości i czwartą co do wielkości pod względem masy, a swoją nazwę otrzymała na cześć ojca rzymskiego boga Saturna.

Dokładnie Uran miał zaszczyt być pierwszą planetą odkrytą w Współczesna historia. Jednak w rzeczywistości jego początkowe odkrycie tego jako planety tak naprawdę nie miało miejsca. W 1781 roku astronom Williama Herschela obserwując gwiazdy w konstelacji Bliźniąt, zauważył pewien obiekt w kształcie dysku, który początkowo zarejestrował jako kometę, o czym poinformował Królewskie Towarzystwo Naukowe Anglii. Jednak później samego Herschela zaintrygował fakt, że orbita obiektu okazała się praktycznie okrągła, a nie eliptyczna, jak ma to miejsce w przypadku komet. Dopiero gdy obserwacja ta została potwierdzona przez innych astronomów, Herschel doszedł do wniosku, że tak naprawdę odkrył planetę, a nie kometę, i odkrycie to zostało ostatecznie powszechnie zaakceptowane.

Po potwierdzeniu danych, że odkryty obiekt był planetą, Herschel otrzymał niezwykły przywilej nadania mu swojego imienia. Astronom bez wahania wybrał imię króla Anglii Jerzego III i nazwał planetę Georgium Sidus, co w tłumaczeniu oznacza „Gwiazdę Jerzego”. Jednak nazwa nigdy nie zyskała uznania naukowego i w większości naukowcy doszedł do wniosku, że lepiej trzymać się pewnej tradycji w nazewnictwie planet Układu Słonecznego, a mianowicie nadawać im imiona na cześć starożytnych rzymskich bogów. W ten sposób Uran otrzymał swoją współczesną nazwę.

Obecnie jedyną misją planetarną, która zdołała zebrać informacje o Uranie, jest Voyager 2.

Spotkanie to, które odbyło się w 1986 r., pozwoliło naukowcom uzyskać wystarczającą ilość duża liczba dane o planecie i dokonać wielu odkryć. Statek kosmiczny przesłał tysiące zdjęć Urana, jego księżyców i pierścieni. Chociaż wiele zdjęć planety ukazywało niewiele więcej niż niebiesko-zielony kolor, który można było zobaczyć za pomocą naziemnych teleskopów, inne zdjęcia pokazywały obecność dziesięciu nieznanych wcześniej księżyców i dwóch nowych pierścieni. W najbliższej przyszłości nie planuje się żadnych nowych misji do Urana.

Ze względu na ciemnoniebieski kolor Urana, stworzenie modelu atmosferycznego planety okazało się znacznie trudniejsze niż modeli takich samych lub nawet. Na szczęście zdjęcia z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a dały szerszy obraz. Więcej nowoczesne technologie Wizualizacje teleskopu pozwoliły uzyskać znacznie bardziej szczegółowe obrazy niż Voyager 2. Tym samym dzięki zdjęciom Hubble'a udało się dowiedzieć, że na Uranie, podobnie jak na innych gazowych olbrzymach, występują równoleżnikowe pasma. Ponadto prędkość wiatru na planecie może osiągnąć ponad 576 km/h.

Uważa się, że przyczyną pojawienia się monotonnej atmosfery jest skład jej najwyższej warstwy. Widoczne warstwy chmur składają się głównie z metanu, który pochłania obserwowane długości fal odpowiadające kolorowi czerwonemu. Zatem odbite fale są przedstawiane jako kolory niebieski i zielony.

Pod tą zewnętrzną warstwą metanu atmosfera składa się w przybliżeniu z 83% wodoru (H2) i 15% helu oraz pewnej ilości metanu i acetylenu. Skład ten jest podobny do składu innych gazowych gigantów w Układzie Słonecznym. Jednak atmosfera Urana różni się diametralnie pod innym względem. Podczas gdy atmosfery Jowisza i Saturna są w większości gazowe, atmosfera Urana zawiera ich dużo więcej lodu. Dowodem na to są wyjątkowo niskie temperatury na powierzchni. Biorąc pod uwagę fakt, że temperatura atmosfery Urana sięga -224°C, można ją nazwać najzimniejszą atmosferą w Układzie Słonecznym. Co więcej, dostępne dane wskazują, że tak ekstremalnie niska temperatura występuje na prawie całej powierzchni Urana, nawet po tej stronie, która nie jest oświetlona przez Słońce.

Według planetologów Uran składa się z dwóch warstw: jądra i płaszcza. Obecne modele sugerują, że jądro składa się głównie ze skał i lodu i ma masę około 55 razy większą. Płaszcz planety waży 8,01 x 10 do potęgi 24 kg, czyli około 13,4 masy Ziemi. Ponadto płaszcz składa się z wody, amoniaku i innych lotnych pierwiastków. Główną różnicą między płaszczem Urana a Jowiszem i Saturnem jest to, że jest lodowy, aczkolwiek nie w tradycyjnym tego słowa znaczeniu. Faktem jest, że lód jest bardzo gorący i gruby, a grubość płaszcza wynosi 5,111 km.

Co jest najbardziej zadziwiającego w składzie Urana i co odróżnia go od innych naszych gazowych gigantów? układ gwiazd, polega na tym, że nie emituje więcej energii, niż otrzymuje od Słońca. Biorąc pod uwagę fakt, że nawet , który jest bardzo zbliżony rozmiarem do Urana, wytwarza około 2,6 razy więcej ciepła niż otrzymuje od Słońca, dzisiejszych naukowców bardzo intryguje tak słaba energia generowana przez Urana. Obecnie istnieją dwa wyjaśnienia ten fenomen. Pierwsza wskazuje, że Uran był w przeszłości wystawiony na działanie masywnego obiektu kosmicznego, co spowodowało, że planeta straciła większość swojego wewnętrznego ciepła (nabytego podczas formowania się) w przestrzeń kosmiczną. Druga teoria głosi, że wewnątrz planety znajduje się pewnego rodzaju bariera, która nie pozwala na ucieczkę wewnętrznego ciepła planety na powierzchnię.

Orbita i rotacja Urana

Samo odkrycie Urana pozwoliło naukowcom niemal podwoić promień znanego Układu Słonecznego. Oznacza to, że średnia orbita Urana wynosi około 2,87 x 10 do potęgi 9 km. Powodem tak dużej odległości jest czas przejścia promieniowania słonecznego ze Słońca na planetę. Dotarcie światła słonecznego do Urana zajmuje około dwóch godzin i czterdziestu minut, czyli prawie dwadzieścia razy dłużej niż dotarcie światła słonecznego do Ziemi. Ogromna odległość wpływa również na długość roku na Uranie, który trwa prawie 84 ziemskie lata.

Ekscentryczność orbity Urana wynosi 0,0473, czyli tylko nieznacznie mniej niż Jowisza - 0,0484. Czynnik ten sprawia, że ​​Uran jest czwartą ze wszystkich planet Układu Słonecznego pod względem orbity kołowej. Powodem tak małego mimośrodu orbity Urana jest to, że różnica pomiędzy jego peryhelium 2,74 x 10 do potęgi 9 km a aphelium 3,01 x 109 km wynosi zaledwie 2,71 x 10 do potęgi 8 km.

Najciekawszym punktem dotyczącym obrotu Urana jest położenie osi. Faktem jest, że oś obrotu każdej planety z wyjątkiem Urana jest w przybliżeniu prostopadła do ich płaszczyzny orbity, jednak oś Urana jest nachylona prawie o 98°, co w praktyce oznacza, że ​​Uran obraca się na boku. Rezultatem takiego położenia osi planety jest to, że biegun północny Urana znajduje się na Słońcu przez połowę roku planetarnego, a druga połowa na biegunie południowym planety. Innymi słowy, dzień na jednej półkuli Urana trwa 42 ziemskie lata, a życie nocne na drugiej półkuli jest takie samo. Naukowcy ponownie podają zderzenie z ogromnym ciałem kosmicznym jako powód, dla którego Uran „przewrócił się na bok”.

Biorąc pod uwagę fakt, że jest to najpopularniejszy z pierścieni w naszym Układzie Słonecznym długi czas Pierścienie Saturna pozostały; pierścieni Urana udało się odkryć dopiero w 1977 roku. Jednak nie jest to jedyny powód; istnieją jeszcze dwa powody tak późnego wykrycia: odległość planety od Ziemi i niski współczynnik odbicia samych pierścieni. W 1986 roku sonda kosmiczna Voyager 2 była w stanie określić obecność dwóch kolejnych pierścieni na planecie, oprócz znanych wówczas. W 2005 roku Kosmiczny Teleskop Hubble'a zauważył dwie kolejne. Dziś planetolodzy znają 13 pierścieni Urana, z których najjaśniejszym jest pierścień Epsilon.

Pierścienie Urana różnią się od pierścieni Saturna niemal pod każdym względem – od wielkości cząstek po skład. Po pierwsze, cząsteczki tworzące pierścienie Saturna są małe, mają niewiele więcej niż kilka metrów średnicy, podczas gdy pierścienie Urana zawierają wiele ciał o średnicy do dwudziestu metrów. Po drugie, cząstki w pierścieniach Saturna składają się głównie z lodu. Jednakże pierścienie Urana składają się zarówno z lodu, jak i znacznych ilości pyłu i gruzu.

William Herschel odkrył Urana dopiero w 1781 roku, ponieważ planeta była zbyt ciemna, aby mogły ją zobaczyć starożytne cywilizacje. Sam Herschel początkowo uważał, że Uran jest kometą, ale później zmienił swoją opinię, a nauka potwierdziła planetarny status obiektu. W ten sposób Uran stał się pierwszą planetą odkrytą we współczesnej historii. Oryginalna nazwa zaproponowana przez Herschela brzmiała „Gwiazda Jerzego” – na cześć króla Jerzego III, ale środowisko naukowe jej nie zaakceptowało. Nazwę „Uran” zaproponował astronom Johann Bode na cześć starożytnego rzymskiego boga Urana.
Uran obraca się wokół własnej osi raz na 17 godzin i 14 minut. Podobnie jak , planeta obraca się w kierunku wstecznym, przeciwnym do kierunku Ziemi i pozostałych sześciu planet.
Uważa się, że niezwykłe nachylenie osi Urana może spowodować ogromne zderzenie z innym ciałem kosmicznym. Teoria głosi, że planeta rzekomo wielkości Ziemi zderzyła się gwałtownie z Uranem, który przesunął swoją oś o prawie 90 stopni.
Prędkość wiatru na Uranie może osiągnąć nawet 900 km na godzinę.
Uran ma masę około 14,5 razy większą od masy Ziemi, co czyni go najlżejszym z czterech gazowych gigantów naszego Układu Słonecznego.
Uran jest często nazywany „lodowym olbrzymem”. Oprócz wodoru i helu w najwyższa warstwa(podobnie jak inne gazowe olbrzymy), Uran również ma lodowy płaszcz otaczający jego żelazne jądro. Górna atmosfera składa się z amoniaku i lodowych kryształów metanu, dzięki którym Uran ma charakterystyczny bladoniebieski kolor.
Uran jest drugą, po Saturnie, najmniej gęstą planetą w Układzie Słonecznym.

Uran to pierwiastek chemiczny z rodziny aktynowców o liczbie atomowej 92. Jest najważniejszym paliwem jądrowym. Jego stężenie w skorupie ziemskiej wynosi około 2 części na milion. Do ważnych minerałów uranu zalicza się tlenek uranu (U 3 O 8), uraninit (UO 2), karnotyt (uranylowanadan potasu), otenit (fosforan uranylu potasu) i torbernit (wodny fosforan miedzi uranylu). Te i inne rudy uranu są źródłami paliwa jądrowego i zawierają wielokrotnie więcej energii niż wszystkie znane złoża paliw kopalnych możliwych do wydobycia. 1 kg uranu 92 U dostarcza tyle samo energii, co 3 miliony kg węgla.

Historia odkrycia

Pierwiastek chemiczny uran jest gęstym, twardym metalem o srebrzystobiałej barwie. Jest plastyczny, kowalny i nadaje się do polerowania. W powietrzu metal utlenia się, a po zmiażdżeniu zapala się. Stosunkowo słabo przewodzi prąd. Elektroniczny wzór uranu to 7s2 6d1 5f3.

Chociaż pierwiastek został odkryty w 1789 r. przez niemieckiego chemika Martina Heinricha Klaprotha i nadał mu nazwę na cześć niedawno odkrytej planety Uran, sam metal wyizolował w 1841 r. francuski chemik Eugene-Melchior Peligot w drodze redukcji z czterochlorku uranu (UCl 4) za pomocą potas.

Radioaktywność

Stworzenie układu okresowego przez rosyjskiego chemika Dmitrija Mendelejewa w 1869 r. skupiło uwagę na uranie jako najcięższym znanym pierwiastku, którym pozostał aż do odkrycia neptunu w 1940 r. W 1896 r. francuski fizyk Henri Becquerel odkrył w nim zjawisko radioaktywności. Właściwość tę odkryto później w wielu innych substancjach. Obecnie wiadomo, że uran, radioaktywny we wszystkich swoich izotopach, składa się z mieszaniny 238 U (99,27%, okres półtrwania - 4 510 000 000 lat), 235 U (0,72%, okres półtrwania - 713 000 000 lat) i 234 U (0,006 %, okres półtrwania – 247 000 lat). Pozwala to na przykład określić wiek skał i minerałów, aby zbadać procesy geologiczne i wiek Ziemi. W tym celu mierzą ilość ołowiu, czyli produkt końcowy radioaktywny rozpad uranu. W tym przypadku 238 U jest elementem początkowym, a 234 U jest jednym z produktów. 235 U powoduje powstanie serii rozpadu aktynu.

Odkrycie reakcji łańcuchowej

Pierwiastek chemiczny uran stał się przedmiotem szerokiego zainteresowania i intensywnych badań po tym, jak niemieccy chemicy Otto Hahn i Fritz Strassmann odkryli w nim rozszczepienie jądrowe pod koniec 1938 roku, kiedy został on zbombardowany powolnymi neutronami. Na początku 1939 roku amerykański fizyk włoskiego pochodzenia Enrico Fermi zasugerował, że wśród produktów rozszczepienia atomu mogą znajdować się cząstki elementarne zdolne do generowania reakcja łańcuchowa. W 1939 roku amerykańscy fizycy Leo Szilard i Herbert Anderson, a także francuski chemik Frederic Joliot-Curie i ich współpracownicy potwierdzili tę prognozę. Późniejsze badania wykazały, że podczas rozszczepienia atomu uwalniane jest średnio 2,5 neutronów. Odkrycia te doprowadziły do ​​pierwszej samopodtrzymującej się jądrowej reakcji łańcuchowej (12.02.1942), pierwszej bomba atomowa(16.07.1945), pierwsze użycie w czasie działań wojennych (08.06.1945), pierwszy atomowy okręt podwodny (1955) i pierwszą pełnowymiarową elektrownię jądrową (1957).

Stany utlenienia

Pierwiastek chemiczny uran, będący mocnym metalem elektrododatnim, reaguje z wodą. Rozpuszcza się w kwasach, ale nie w zasadach. Ważne stopnie utlenienia to +4 (jak w przypadku tlenku UO 2, tetrahalogenków, takich jak UCl 4 i jon zielonej wody U4+) i +6 (jak w przypadku tlenku UO 3, heksafluorku UF 6 i jonu uranylu UO 2 2+). W roztworze wodnym uran jest najbardziej stabilny w składzie jonu uranylu, który ma strukturę liniową [O = U = O] 2+. Element ma również stany +3 i +5, ale są one niestabilne. Czerwień U 3+ utlenia się powoli w wodzie niezawierającej tlenu. Barwa jonu UO 2+ nie jest znana, ponieważ ulega on dysproporcjonowaniu (UO 2+ ulega zarówno redukcji do U 4+, jak i utlenieniu do UO 2 2+) nawet w bardzo rozcieńczonych roztworach.

Paliwo jądrowe

Pod wpływem wolnych neutronów następuje rozszczepienie atomu uranu w stosunkowo rzadkim izotopie 235 U. Jest to jedyny naturalnie występujący materiał rozszczepialny i należy go oddzielić od izotopu 238 U. Jednakże po absorpcji i ujemnym rozpadzie beta uran -238 zamienia się w syntetyczny pierwiastek pluton, który ulega rozszczepieniu pod wpływem wolnych neutronów. Dlatego uran naturalny może być stosowany w reaktorach konwertorowych i reprodukcyjnych, w których rozszczepienie wspomagane jest rzadkim 235 U, a pluton powstaje jednocześnie z transmutacją 238 U. Rozszczepialny 233 U można syntetyzować z szeroko występującego naturalnie występującego izotopu toru-232 do wykorzystania jako paliwo jądrowe. Uran odgrywa także ważną rolę jako podstawowy materiał, z którego otrzymuje się syntetyczne pierwiastki transuranowe.

Inne zastosowania uranu

Związki pierwiastka chemicznego były wcześniej stosowane jako barwniki do ceramiki. Sześciofluorek (UF 6) jest solidny z niezwykłym wysokie ciśnienie pary (0,15 atm = 15 300 Pa) w temperaturze 25 °C. UF 6 jest chemicznie bardzo reaktywny, ale pomimo swojego korozyjnego charakteru w stanie pary, UF 6 jest szeroko stosowany w metodach dyfuzji gazowej i wirówce gazowej do produkcji wzbogaconego uranu.

Związki metaloorganiczne stanowią interesującą i ważną grupę związków, w których wiązania metal-węgiel łączą metal z grupami organicznymi. Uranocen to związek organouranowy U(C 8 H 8) 2, w którym atom uranu jest umieszczony pomiędzy dwiema warstwami pierścieni organicznych związanych z cyklooktatetraenem C 8 H 8. Jego odkrycie w 1968 roku otworzyło nową dziedzinę chemii metaloorganicznej.

Zubożony uran naturalny jest stosowany jako ochrona przed promieniowaniem, balast, w pociskach przeciwpancernych i opancerzeniu czołgów.

Recykling

Pierwiastek chemiczny, choć bardzo gęsty (19,1 g/cm3), jest substancją stosunkowo słabą, niepalną. Rzeczywiście, właściwości metaliczne uranu wydają się plasować go gdzieś pomiędzy srebrem a innymi prawdziwymi metalami i niemetalami, zatem nie jest on stosowany jako materiał konstrukcyjny. Główna wartość uranu polega na radioaktywnych właściwościach jego izotopów i ich zdolności do rozszczepienia. W naturze prawie cały (99,27%) metal składa się z 238 U. Reszta to 235 U (0,72%) i 234 U (0,006%). Spośród tych naturalnych izotopów tylko 235 U ulega bezpośredniemu rozszczepieniu w wyniku napromieniowania neutronami. Jednakże po zaabsorbowaniu 238 U tworzy 239 U, które ostatecznie rozpada się na 239 Pu, materiał rozszczepialny mający bardzo ważne dla energii jądrowej i broni nuklearnej. Inny izotop rozszczepialny, 233 U, może powstać w wyniku napromieniowania neutronami o energii 232 Th.

Formy krystaliczne

Właściwości uranu powodują, że reaguje on z tlenem i azotem nawet w normalnych warunkach. Z więcej wysokie temperatury och, reaguje szeroki zasięg metale stopowe, tworząc związki międzymetaliczne. Tworzenie się roztworów stałych z innymi metalami jest rzadkie ze względu na specjalne struktury krystaliczne utworzone przez atomy pierwiastka. Pomiędzy temperaturą pokojową a temperaturą topnienia 1132 °C uran metaliczny występuje w 3 postaciach krystalicznych, znanych jako alfa (α), beta (β) i gamma (γ). Transformacja ze stanu α do β następuje w temperaturze 668°C, a ze stanu β do γ w temperaturze 775°C. γ-uran ma sześcienną strukturę kryształu skupioną wokół ciała, podczas gdy β ma tetragonalną strukturę kryształu. Faza α składa się z warstw atomów o wysoce symetrycznej strukturze rombowej. Ta anizotropowo zniekształcona struktura zapobiega zastępowaniu atomów uranu przez atomy metali stopowych lub zajmowaniu przestrzeni między nimi w sieci krystalicznej. Stwierdzono, że jedynie molibden i niob tworzą roztwory stałe.

Kruszec

Skorupa ziemska zawiera około 2 części uranu na milion, co wskazuje na jego powszechne występowanie w przyrodzie. Szacuje się, że oceany zawierają 4,5 × 10 9 ton tego pierwiastka chemicznego. Uran jest ważnym składnikiem ponad 150 różnych minerałów i drugorzędnym składnikiem kolejnych 50. Do minerałów pierwotnych występujących w magmowych żyłach hydrotermalnych i pegmatytach zalicza się uraninit i jego odmiana blenda smołowa. W rudach tych pierwiastek występuje w postaci dwutlenku, który w wyniku utlenienia może wahać się od UO 2 do UO 2,67. Inne istotne ekonomicznie produkty z kopalń uranu to autunit (uwodniony fosforan uranylu wapnia), tobernit (uwodniony fosforan miedzi uranylu), trumna (czarny uwodniony krzemian uranu) i karnotyt (uwodniony wanadan uranylu potasu).

Szacuje się, że ponad 90% znanych tanich zasobów uranu znajduje się w Australii, Kazachstanie, Kanadzie, Rosji, Republice Południowej Afryki, Nigrze, Namibii, Brazylii, Chinach, Mongolii i Uzbekistanie. Duże złoża znajdują się w zlepieniowych formacjach skalnych jeziora Elliot, położonych na północ od jeziora Huron w Ontario w Kanadzie, oraz w południowoafrykańskiej kopalni złota Witwatersrand. Formacje piaskowe na płaskowyżu Kolorado i w dorzeczu Wyoming w zachodnich Stanach Zjednoczonych również zawierają znaczne zasoby uranu.

Produkcja

Rudy uranu występują zarówno w złożach przypowierzchniowych, jak i głębokich (300-1200 m). Pod ziemią miąższość pokładu sięga 30 m, podobnie jak w przypadku rud innych metali, uran wydobywa się na powierzchni za pomocą dużego sprzętu wydobywczego, a zagospodarowanie głębokich złóż odbywa się za pomocą metod. tradycyjne metody miny pionowe i nachylone. Światowa produkcja koncentratu uranu w 2013 roku wyniosła 70 tys. ton. Najbardziej produktywne kopalnie uranu zlokalizowane są w Kazachstanie (32% całej produkcji), Kanadzie, Australii, Nigrze, Namibii, Uzbekistanie i Rosji.

Rudy uranu zazwyczaj zawierają tylko niewielkie ilości minerałów zawierających uran i nie nadają się do wytapiania bezpośrednimi metodami pirometalurgicznym. Zamiast tego należy zastosować procedury hydrometalurgiczne w celu ekstrakcji i oczyszczenia uranu. Zwiększanie stężenia znacznie zmniejsza obciążenie obiegów technologicznych, jednak żadna z konwencjonalnych metod wzbogacania powszechnie stosowanych przy przeróbce minerałów, takich jak sortowanie grawitacyjne, flotacyjne, elektrostatyczne, a nawet ręczne, nie ma zastosowania. Z nielicznymi wyjątkami metody te powodują znaczną utratę uranu.

Palenie

Hydrometalurgiczna obróbka rud uranu jest często poprzedzona etapem kalcynacji w wysokiej temperaturze. Wypalanie odwadnia glinę, usuwa materiały zawierające węgiel, utlenia związki siarki do nieszkodliwych siarczanów i utlenia wszelkie inne środki redukujące, które mogą zakłócać późniejszą obróbkę.

Wymywanie

Uran ekstrahuje się z prażonych rud zarówno metodą kwaśną, jak i zasadową roztwory wodne. Aby wszystkie systemy ługujące działały pomyślnie, pierwiastek chemiczny musi albo początkowo występować w bardziej stabilnej formie sześciowartościowej, albo zostać utleniony do tego stanu podczas przetwarzania.

Ługowanie kwasem zwykle przeprowadza się przez mieszanie mieszaniny rudy i środka wiążącego przez 4-48 godzin w temperaturze środowisko. Z wyjątkiem szczególnych okoliczności stosuje się kwas siarkowy. Dostarcza się go w ilościach wystarczających do uzyskania końcowego ługu o pH 1,5. Schematy ługowania kwasem siarkowym zazwyczaj wykorzystują dwutlenek manganu lub chloran w celu utlenienia czterowartościowego U4+ do sześciowartościowego uranylu (UO22+). Zazwyczaj do utlenienia U 4+ wystarcza około 5 kg dwutlenku manganu lub 1,5 kg chloranu sodu na tonę. W obu przypadkach utleniony uran reaguje z kwasem siarkowym, tworząc anion 4- kompleksowy siarczanu uranylu.

Rudę zawierającą znaczne ilości niezbędnych minerałów, takich jak kalcyt czy dolomit, ługuje się 0,5-1 molowym roztworem węglanu sodu. Chociaż badano i testowano różne odczynniki, głównym utleniaczem uranu jest tlen. Zazwyczaj rudę ługuje się w powietrzu w temperaturze ciśnienie atmosferyczne i w temperaturze 75-80°C przez czas zależny od specyfiki skład chemiczny. Zasada reaguje z uranem, tworząc łatwo rozpuszczalny jon kompleksowy 4-.

Roztwory powstałe w wyniku ługowania kwasem lub węglanem muszą zostać sklarowane przed dalszym przetwarzaniem. Separację iłów i innych zawiesin rud na dużą skalę osiąga się dzięki zastosowaniu skutecznych środków flokulujących, w tym poliakryloamidów, gumy guar i kleju zwierzęcego.

Ekstrakcja

Jony 4- i 4-kompleksowe można sorbować z odpowiednich roztworów ługujących żywicę jonowymienną. Te specjalne żywice, charakteryzujące się kinetyką sorpcji i elucji, wielkością cząstek, stabilnością i właściwościami hydraulicznymi, mogą być stosowane w różne technologie obróbka np. w złożu nieruchomym i ruchomym, metodą żywicy jonowymiennej w masie koszowej i ciągłej. Zazwyczaj do elucji zasorbowanego uranu stosuje się roztwory chlorku sodu i amoniaku lub azotanów.

Uran można wyizolować z kwaśnych ługów rud poprzez ekstrakcję rozpuszczalnikiem. W przemyśle stosuje się kwasy alkilofosforowe oraz drugo- i trzeciorzędowe alkiloaminy. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku kwaśnych filtratów zawierających więcej niż 1 g/l uranu preferowana jest ekstrakcja rozpuszczalnikiem zamiast metod wymiany jonowej. Jednakże metody tej nie można zastosować do ługowania węglanem.

Uran jest następnie oczyszczany przez rozpuszczenie w kwasie azotowym z wytworzeniem azotanu uranylu, ekstrahowany, krystalizowany i kalcynowany z wytworzeniem trójtlenku UO3. Zredukowany dwutlenek UO2 reaguje z fluorowodorem, tworząc tetafluorek UF4, z którego uran metaliczny jest redukowany magnezem lub wapniem w temperaturze 1300 °C.

Tetrafluorek można fluorować w temperaturze 350 ° C, tworząc sześciofluorek UF 6, który służy do oddzielania wzbogaconego uranu-235 poprzez dyfuzję gazową, wirowanie gazu lub dyfuzję termiczną cieczy.

Artykuł mówi o tym, kiedy odkryto pierwiastek chemiczny uran i w jakich gałęziach przemysłu substancja ta jest wykorzystywana w naszych czasach.

Uran jest pierwiastkiem chemicznym przemysłu energetycznego i wojskowego

Przez cały czas ludzie próbowali znaleźć wysoce wydajne źródła energii, a najlepiej stworzyć tzw. marzenie o jakimś urządzeniu, które będzie w stanie dostarczać duże ilości „czystej” energii przez bardzo długi czas.

Częściowo zostało to zrealizowane dzięki odkryciu takiej substancji jak uran. Pierwiastek chemiczny o tej nazwie stał się podstawą rozwoju reaktorów jądrowych, które w naszych czasach dostarczają energię całym miastom, łodziom podwodnym, statkom polarnym itp. To prawda, że ​​​​ich energii nie można nazwać „czystą”, ale ostatnie lata Wiele firm wprowadza do szerokiej sprzedaży kompaktowe „baterie atomowe” na bazie trytu – nie posiadają one ruchomych części i są bezpieczne dla zdrowia.

Jednak w tym artykule szczegółowo przeanalizujemy historię odkrycia pierwiastka chemicznego zwanego uranem i reakcję rozszczepienia jego jąder.

Definicja

Uran jest pierwiastkiem chemicznym, który ma Liczba atomowa 92 w układzie okresowym Mendelejewa. Jego masa atomowa wynosi 238,029. Jest oznaczony symbolem U. W normalnych warunkach jest to gęsty, ciężki metal o srebrzystej barwie. Jeśli mówimy o jego radioaktywności, to sam uran jest pierwiastkiem o słabej radioaktywności. Nie zawiera również całkowicie stabilnych izotopów. Za najbardziej stabilny z istniejących izotopów uważa się uran-338.

Ustaliliśmy, czym jest ten pierwiastek, a teraz przyjrzymy się historii jego odkrycia.

Fabuła

Substancja taka jak naturalny tlenek uranu jest znana ludziom od czasów starożytnych, a starożytni rzemieślnicy używali jej do wytwarzania glazury, którą używano do pokrywania różnych wyrobów ceramicznych do wodoodpornych naczyń i innych wyrobów oraz ich dekoracji.

Ważną datą w historii odkrycia tego pierwiastka był rok 1789. To wtedy chemikowi i Niemcowi z urodzenia Martinowi Klaprothowi udało się uzyskać pierwszy metaliczny uran. Nowy pierwiastek otrzymał swoją nazwę na cześć planety odkrytej osiem lat wcześniej.

Przez prawie 50 lat uzyskany wówczas uran uznawany był za czysty metal, jednak już w 1840 roku francuski chemik Eugene-Melchior Peligot zdołał udowodnić, że materiał uzyskany przez Klaprotha pomimo odpowiednich znaki zewnętrzne, to wcale nie jest metal, ale tlenek uranu. Nieco później ten sam Peligo otrzymał prawdziwy uran - bardzo ciężkiego metalu szary. Wtedy to po raz pierwszy określono masę atomową takiej substancji jak uran. Pierwiastek chemiczny został umieszczony w 1874 roku przez Dmitrija Mendelejewa w jego słynnym układzie okresowym pierwiastków, przy czym Mendelejew podwoił masę atomową substancji. I dopiero 12 lat później eksperymentalnie udowodniono, że nie mylił się w swoich obliczeniach.

Radioaktywność

Jednak prawdziwie powszechne zainteresowanie tym pierwiastkiem w kręgach naukowych rozpoczęło się w 1896 roku, kiedy Becquerel odkrył fakt, że uran emituje promienie, które nazwano na cześć badacza - promieniami Becquerela. Później jedna z najsłynniejszych naukowców w tej dziedzinie, Marie Curie, nazwała to zjawisko radioaktywnością.

Za następną ważną datę w badaniach uranu uważa się rok 1899: wtedy Rutherford odkrył, że promieniowanie uranu jest niejednorodne i dzieli się na dwa typy - promienie alfa i beta. Rok później Paul Villar (Villard) odkrył trzeci i ostatni znany nam dziś rodzaj promieniowania radioaktywnego – tzw. promienie gamma.

Siedem lat później, w 1906 r., Rutherford w oparciu o swoją teorię promieniotwórczości przeprowadził pierwsze eksperymenty, których celem było określenie wieku różnych minerałów. Badania te położyły podwaliny między innymi pod kształtowanie teorii i praktyki

Rozszczepienie jądrowe uranu

Ale prawdopodobnie najważniejsze odkrycie, dzięki któremu rozpoczęło się powszechne wydobycie i wzbogacanie uranu zarówno w celach pokojowych, jak i wojskowych, to proces rozszczepienia jąder uranu. Stało się to w 1938 roku, odkrycia dokonali niemieccy fizycy Otto Hahn i Fritz Strassmann. Później teoria ta znalazła naukowe potwierdzenie w pracach kilku kolejnych niemieckich fizyków.

Istota odkrytego przez nich mechanizmu była następująca: jeśli napromieniujesz jądro izotopu uranu-235 neutronem, wówczas wychwytując wolny neutron, zacznie się on rozszczepiać. I jak wszyscy już wiemy, procesowi temu towarzyszy uwolnienie kolosalnej ilości energii. Dzieje się tak głównie z powodu energia kinetyczna samo promieniowanie i fragmenty jądra. Teraz wiemy, jak zachodzi rozszczepienie jąder uranu.

Odkrycie tego mechanizmu i jego skutków stanowi punkt wyjścia do wykorzystania uranu zarówno do celów pokojowych, jak i wojskowych.

Jeśli mówimy o jego wykorzystaniu do celów wojskowych, to po raz pierwszy teoria mówiąca o możliwości stworzenia warunków dla takiego procesu, jak ciągła reakcja rozszczepienia jądra uranu (ponieważ do detonacji Bomba jądrowa wymagana jest ogromna energia) – udowodnili radzieccy fizycy Zeldovich i Khariton. Aby jednak wywołać taką reakcję, uran musi zostać wzbogacony, ponieważ w swoim normalnym stanie nie posiada niezbędnych właściwości.

Zapoznaliśmy się z historią tego pierwiastka, teraz zastanówmy się, gdzie jest on stosowany.

Zastosowania i rodzaje izotopów uranu

Po odkryciu procesu takiego jak reakcja rozszczepienia łańcuchowego uranu, fizycy stanęli przed pytaniem, gdzie można go zastosować?

Obecnie istnieją dwa główne obszary wykorzystania izotopów uranu. Są to pokojowy (lub energetyczny) przemysł i wojsko. Zarówno pierwszy, jak i drugi wykorzystują reakcję izotopu uranu-235, różni się tylko mocą wyjściową. Mówiąc najprościej, w reaktorze jądrowym nie ma potrzeby tworzenia i utrzymywania tego procesu z taką samą mocą, jaka jest potrzebna do wybuchu bomby atomowej.

W ten sposób wymieniono główne gałęzie przemysłu wykorzystujące reakcję rozszczepienia uranu.

Jednak uzyskanie izotopu uranu-235 jest niezwykle złożonym i kosztownym zadaniem technologicznym i nie każde państwo może sobie pozwolić na budowę fabryk wzbogacania. Przykładowo, aby otrzymać dwadzieścia ton paliwa uranowego, w którym zawartość izotopu uranu 235 będzie wynosić 3-5%, konieczne będzie wzbogacenie ponad 153 ton naturalnego, „surowego” uranu.

Izotop uranu-238 wykorzystuje się głównie w projektowaniu broni jądrowej w celu zwiększenia jej mocy. Ponadto, gdy wychwyci neutron w późniejszym procesie rozpadu beta, izotop ten może ostatecznie przekształcić się w pluton-239, powszechne paliwo dla większości nowoczesnych reaktorów jądrowych.

Pomimo wszystkich wad takich reaktorów (wysoki koszt, trudność w utrzymaniu, ryzyko awarii) ich eksploatacja zwraca się bardzo szybko i produkują nieporównywalnie więcej energii niż klasyczne elektrownie cieplne czy wodne.

Reakcja umożliwiła także stworzenie broni nuklearnej masowego rażenia. Wyróżnia się ogromną siłą, względną zwartością oraz możliwością uczynienia dużych obszarów ziemi nienadającymi się do zamieszkania przez ludzi. To prawda, że ​​współczesna broń atomowa wykorzystuje pluton, a nie uran.

Wyczerpany uran

Istnieje również rodzaj uranu zwany zubożonym. Ma bardzo niski poziom radioaktywności, co oznacza, że ​​nie jest niebezpieczny dla ludzi. Ponownie wykorzystuje się go w sferze militarnej, np. dodaje się go do pancerza amerykańskiego czołgu Abrams, aby nadać mu dodatkową siłę. Ponadto w prawie wszystkich armiach zaawansowanych technologii można znaleźć różne. Oprócz dużej masy mają one jeszcze jedną bardzo interesującą właściwość - po zniszczeniu pocisku jego fragmenty i pył metalowy ulegają samozapłonowi. A tak na marginesie, taki pocisk został po raz pierwszy użyty podczas II wojny światowej. Jak widzimy, uran jest pierwiastkiem, który znalazł zastosowanie w wielu różnych obszarach działalności człowieka.

Wniosek

Według prognoz naukowców około roku 2030 wszystkie duże złoża uranu ulegną całkowitemu wyczerpaniu, po czym rozpocznie się zagospodarowanie jego trudno dostępnych warstw i cena wzrośnie. Nawiasem mówiąc, sam w sobie jest całkowicie nieszkodliwy dla ludzi - niektórzy górnicy pracują nad jego wydobyciem od całych pokoleń. Teraz rozumiemy historię odkrycia tego pierwiastka chemicznego i sposób wykorzystania reakcji rozszczepienia jego jąder.

Swoją drogą wiadomo interesujący fakt- związki uranu przez długi czas stosowane jako farby do porcelany i szkła (tzw. do lat 50.

W ostatnich latach temat energetyki jądrowej staje się coraz bardziej aktualny. Do produkcji energii jądrowej powszechnie wykorzystuje się materiał taki jak uran. Jest to pierwiastek chemiczny należący do rodziny aktynowców.

Aktywność chemiczna tego pierwiastka decyduje o tym, że nie występuje on w postaci wolnej. Do jego produkcji wykorzystuje się skały mineralne zwane rudami uranu. Koncentrują taką ilość paliwa, że ​​wydobycie tego pierwiastka chemicznego można uznać za racjonalne ekonomicznie i opłacalne. W tej chwili w trzewiach naszej planety zawartość tego metalu przewyższa rezerwy złota 1000 razy(cm. ). Ogółem zasoby tego pierwiastka chemicznego w glebie, środowisku wodnym i skałach szacuje się na ponad 5 milionów ton.

W stanie wolnym uran jest szaro-białym metalem, który charakteryzuje się 3 modyfikacjami alotropowymi: rombowe sieci krystaliczne, tetragonalne i sześcienne skupione na ciele. Temperatura wrzenia tego pierwiastka chemicznego wynosi 4200°C.

Uran jest materiałem aktywnym chemicznie. W powietrzu pierwiastek ten powoli się utlenia, łatwo rozpuszcza się w kwasach, reaguje z wodą, ale nie oddziałuje z zasadami.

Rudy uranu w Rosji są zwykle klasyfikowane według różne znaki. Najczęściej różnią się między sobą wykształceniem. Tak, są Rudy endogenne, egzogenne i metamorfogeniczne. W pierwszym przypadku są to utwory mineralne powstałe pod wpływem wysokich temperatur, wilgoci i wytopów pegmatytów. Egzogenne formacje minerałów uranu występują w warunkach powierzchniowych. Mogą tworzyć się bezpośrednio na powierzchni ziemi. Dzieje się tak na skutek cyrkulacji wód gruntowych i gromadzenia się osadów. Metamorfogeniczne formacje mineralne powstają w wyniku redystrybucji początkowo rozproszonego uranu.

W zależności od poziomu zawartości uranu tymi naturalnymi formacjami mogą być:

• super bogaty (ponad 0,3%);
• bogaty (od 0,1 do 0,3%);
• szeregowcy (od 0,05 do 0,1%);
• słaba (od 0,03 do 0,05%);
• pozabilansowe (od 0,01 do 0,03%).

Współczesne zastosowania uranu

Obecnie uran jest najczęściej używany jako paliwo silniki rakietowe i reaktory jądrowe. Biorąc pod uwagę właściwości tego materiału, ma on również na celu zwiększenie mocy broni nuklearnej. Ten pierwiastek chemiczny znalazł zastosowanie także w malarstwie. Jest aktywnie stosowany jako pigmenty żółte, zielone, brązowe i czarne. Uran jest również używany do produkcji rdzeni do pocisków przeciwpancernych.

Wydobywanie rudy uranu w Rosji: co jest do tego potrzebne?

Wydobycie rud radioaktywnych odbywa się przy użyciu trzech głównych technologii. Jeśli złoża rud są skoncentrowane jak najbliżej powierzchni ziemi, wówczas do ich wydobycia zwyczajowo stosuje się technologię odkrywkową. Polega na użyciu buldożerów i koparek kopiących doły duży rozmiar i załadować powstałe minerały do ​​wywrotek. Następnie jest wysyłany do kompleksu przetwórczego.

Gdy ta formacja mineralna jest zlokalizowana głęboko, zwyczajowo stosuje się technologię wydobycia podziemnego, która polega na tworzeniu kopalni o głębokości do 2 kilometrów. Trzecia technologia znacznie różni się od poprzednich. Ługowanie podziemne w celu zagospodarowania złóż uranu polega na wierceniu studni, przez które do złóż wpompowywany jest kwas siarkowy. Następnie wierci się kolejny odwiert, który jest niezbędny do wypompowania powstałego roztworu na powierzchnię ziemi. Następnie przechodzi proces sorpcji, który pozwala na zebranie soli tego metalu na specjalnej żywicy. Ostatnim etapem technologii SPV jest cykliczna obróbka żywicy kwasem siarkowym. Dzięki tej technologii stężenie tego metalu staje się maksymalne.

Złoża rud uranu w Rosji

Rosja uważana jest za jednego ze światowych liderów w wydobyciu rud uranu. W ciągu ostatnich kilku dekad Rosja niezmiennie plasowała się w pierwszej siódemce krajów wiodących pod tym względem.

Największe złoża tych naturalnych formacji mineralnych to:

Największe złoża wydobycia uranu na świecie - kraje wiodące

Australia jest uważana za światowego lidera w wydobyciu uranu. W tym stanie koncentruje się ponad 30% wszystkich światowych rezerw. Największe australijskie złoża to Olympic Dam, Beverly, Ranger i Honemoon.

Głównym konkurentem Australii jest Kazachstan, w którym znajduje się prawie 12% światowych zasobów paliw. Kanada i Republika Południowej Afryki posiadają po 11% światowych zasobów uranu, Namibia – 8%, Brazylia – 7%. Pierwszą siódemkę zamyka Rosja z 5%. Na liście liderów znalazły się także takie kraje, jak Namibia, Ukraina i Chiny.

Największe na świecie złoża uranu to:

Zasoby i wielkość produkcji rudy uranu w Rosji

Zbadane zasoby uranu w naszym kraju szacuje się na ponad 400 tysięcy ton. Jednocześnie przewidywane zasoby wynoszą ponad 830 tysięcy ton. Według stanu na 2017 r. W Rosji znajduje się 16 złóż uranu. Co więcej, 15 z nich koncentruje się w Transbaikalii. Za główne złoże rudy uranu uważa się złoże rudy Streltsovskoe. W większości złóż krajowych wydobycie prowadzone jest metodą szybową.

• Uran został odkryty już w XVIII wieku. W 1789 roku niemieckiemu naukowcowi Martinowi Klaprothowi udało się wyprodukować z rudy uran podobny do metalu. Co ciekawe, naukowiec ten jest także odkrywcą tytanu i cyrkonu.
• Związki uranu są aktywnie wykorzystywane w fotografii. Element ten służy do barwienia pozytywów i wzmacniania negatywów.
• Główną różnicą między uranem a innymi pierwiastkami chemicznymi jest jego naturalna radioaktywność. Atomy uranu mają tendencję do zmieniania się niezależnie w czasie. Jednocześnie emitują promienie niewidoczne dla ludzkiego oka. Promienie te dzielą się na 3 typy - promieniowanie gamma, beta i alfa (patrz).