 |
 |
|
 |
|
|
УРАН |
| Большая советская энциклопедия (БЭС) |
I
Уран
в древнегреческой мифологии бог неба, супруг Геи (Земли), отец титанов, циклопов и сторуких исполинов; был оскоплен и свергнут собственным сыном Кроносом.
II
Уран
Фигура У. сильно сжата у полюсов (сжатие – около 1: 33), что отражает факт быстрого его вращения вокруг оси: период осевого вращения У. составляет 10,8 ч. Поскольку на диске У. не заметно никаких деталей, установить факт его вращения из прямых наблюдений невозможно. Период вращения У. установлен по периодическим изменениям его блеска с амплитудой до 0,15 звёздной величины, а также по величине смещения линий в его спектре вследствие эффекта Доплера, что позволяет определить линейную скорость вращения У. на его экваторе. В отличие от большинства планет, у которых осевое вращение, если смотреть на планету со стороны Сев. полюса, происходит против часовой стрелки, т. е. в ту же сторону, в которую движется и сама планета вокруг Солнца, У. (как и Венера) вращается в сторону, противоположную орбитальному движению; ось вращения У. лежит почти в плоскости орбиты, составляя с нормалью к орбите угол 98°.
Из-за большого удаления от Солнца У. получает от него очень мало света и тепла – почти в 370 раз меньше, чем Земля, но его отражательная способность очень велика – самая высокая среди планет: сферическое Альбедо У. равно 0,93, геометрическое альбедо – 0,57. Если У. столь же эффективно отражает всё тепловое излучение Солнца, то его температура на поверхности должна быть очень низкой – ниже 90 К (–180 °С); это подтверждается измерениями в инфракрасной области спектра, где средняя температура оказалась равной всего лишь 55 ± 3 К. В то же время температура, измеренная в сантиметровом диапазоне, заметно превышает 100 К, что свидетельствует о существовании потока тепла из недр планеты. Большое альбедо У. говорит о наличии мощной атмосферы. Спектроскопическим методом на планете обнаружен молекулярный водород H2 мощностью 100 км-атм над уровнем облачного слоя и метан CH4 мощностью от 3 до 150 км-атм (по разным оценкам). Давление атмосферы на уровне облаков оценивается в 3 атм. Теоретические исследования внутреннего строения У. привели к следующим результатам: внешняя газовая оболочка состоит из газов H2, Не, CH4, общая масса которых составляет около 10% полной массы планеты; толщина оболочки – 27% радиуса У.; ниже находится жидкое ядро, состоящее преимущественно из воды.
У. имеет 5 спутников, которые движутся в экваториальной плоскости У. в направлении вращения планеты. Все они слабы и доступны наблюдениям лишь с помощью крупных телескопов. Два спутника, более удалённые и самые яркие, – Титания и Оберон – были открыты Гершелем в 1787, менее яркие – Ариель и Умбриэль – У. Ласселлом в 1851 и, наконец, самый близкий к планете спутник – Миранда – амер. астрономом Дж. Койпером в 1948 фотографическим путём (блеск 16,5 звёздной величины). Размеры спутников можно лишь грубо оценить по их блеску: самый крупный из них – Титания – имеет диаметр между 0,5 и 1,3 тыс. км, самый малый – Миранда – от 150 до 500 км.
Лит.: Мороз В. И., Физика планет, М., 1967; Мартынов Д. Я.. Планеты. Решенные и нерешенные проблемы, М., 1970.
Д. Я. Мартынов.
III
Уран (лат. Uranium)
U, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы Менделеева, относится к семейству актиноидов (См. Актиноиды), атомный номер 92, атомная масса 238,029; металл. Природный У. состоит из смеси трёх изотопов: 238U – 99,2739% с периодом полураспада T1/2 = 4,51·109 лет, 235U – 0,7024% (T1/2 = 7,13·108 лет) и 234U – 0,0057% (T1/2 = 2,48·105 лет). Из 11 искусственных радиоактивных изотопов с массовыми числами от 227 до 240 долгоживущий – 233U (T1/2 = 1,62·105лет); он получается при нейтронном облучении тория. 238U и 235U являются родоначальниками двух радиоактивных рядов.
Историческая справка. У. открыт в 1789 нем. химиком М. Г. Клапротом и назван им в честь планеты Уран, открытой В. Гершелем (См. Гершель) в 1781. В металлическом состоянии У. получен в 1841 франц. химиком Э. Пелиго при восстановлении UCl4 металлическим калием. Первоначально У. приписывали атомную массу 120, и только в 1871 Д. И. Менделеев пришёл к выводу, что эту величину надо удвоить.
Длительное время уран представлял интерес только для узкого круга химиков и находил ограниченное применение для производства красок и стекла. С открытием явления радиоактивности (См. Радиоактивность) У. в 1896 и радия (См. Радий) в 1898 началась промышленная переработка урановых руд с целью извлечения и использования радия в научных исследованиях и медицине. С 1942, после открытия в 1939 явления деления ядер (см. Ядра атомного деление), У. стал основным ядерным топливом.
Распространение в природе. У. – характерный элемент для гранитного слоя и осадочной оболочки земной коры. Среднее содержание У. в земной коре (кларк) 2,5·10-4% по массе, в кислых изверженных породах 3,5·10-4%, в глинах и сланцах 3,2·10-4%, в основных породах 5·10-5%, в ультраосновных породах мантии 3·10-7%. У. энергично мигрирует в холодных и горячих, нейтральных и щелочных водах в форме простых и комплексных ионов, особенно в форме карбонатных комплексов. Важную роль в геохимии У. играют окислительно-восстановительные реакции, поскольку соединения У., как правило, хорошо растворимы в водах с окислительной средой и плохо растворимы в водах с восстановительной средой (например, сероводородных).
Известно около 100 минералов У.; промышленное значение имеют 12 из них (см. Урановые руды). В ходе геологической истории содержание У. в земной коре уменьшилось за счёт радиоактивного распада; с этим процессом связано накопление в земной коре атомов РЬ, Не. Радиоактивный распад У. играет важную роль в энергетике земной коры, являясь существенным источником глубинного тепла.
Физические свойства. У. по цвету похож на сталь, легко поддаётся обработке. Имеет три аллотропические модификации – , и с температурами фазовых превращений: > 668,8±0,4°C, > 772,2 ± 0,4 °С; -форма имеет ромбическую решётку a = 2.8538A, b = 5,8662A, с = 4,9557A), -форма – тетрагональую решётку (при 720 °С а = 10,759A, b = 5,656A), -форма – объёмноцентрированную кубическую решётку (при 850°C а = 3,538A). Плотность У. в -форме (25°C) 19,05 ± 0,2 г/см3, tпл 1132 ± 1°С; tkип 3818 °С; теплопроводность (100–200°C), 28,05 вт/(м·К) [0,067 кал/(см·сек·°С)], (200–400 °C) 29,72 вт/(м·К) [0,071 кал/(см·сек·°С)]; удельная теплоёмкость (25°C) 27,67 кдж/(кг·К) [6,612 кал/(г·°С)]; удельное электросопротивление при комнатной температуре около 3·10-7 ом·см, при 600°C 5,5·10-7 ом·см; обладает сверхпроводимостью при 0,68 ± 0,02К; слабый парамагнетик, удельная магнитная восприимчивость при комнатной температуре 1,72·10-6.
Механические свойства У. зависят от его чистоты, от режимов механической и термической обработки. Среднее значение модуля упругости для литого У. 20,5·10-2 Мн/м2 [20,9·10-3 кгс/мм2] предел прочности при растяжении при комнатной температуре 372–470 Мн/м2 [38–48 кгс/мм2], прочность повышается после закалки из - и -фаз; средняя твёрдость по Бринеллю 19,6–21,6·102 Мн/м2 [200–220 кгс/мм2].
Облучение потоком нейтронов (которое имеет место в ядерном реакторе (См. Ядерный реактор)) изменяет физико-механические свойства У.: развивается ползучесть и повышается хрупкость, наблюдается деформация изделий, что заставляет использовать У. в ядерных реакторах в виде различных урановых сплавов.
У. – радиоактивный элемент (См. Радиоактивные элементы). Ядра 235U и 233U делятся спонтанно, а также при захвате как медленных (тепловых), так и быстрых нейтронов с эффективным сечением деления 508·10-24 см2 (508 барн) и 533·10-24 см2 (533 барн) соответственно. Ядра 238U делятся при захвате только быстрых нейтронов с энергией не менее 1 Мэв; при захвате медленных нейтронов 238U превращается в 239Pu, ядерные свойства которого близки к 235U. Критич. масса У. (93,5% 235U) в водных растворах составляет менее 1 кг, для открытого шара – около 50 кг, для шара с отражателем – 15 – 23 кг; критическая масса 233U – примерно 1/3 критической массы 235U.
Химические свойства. Конфигурация внешней электронной оболочки атома У. 7s26d15f3. У. относится к реакционноспособным металлам, в соединениях проявляет степени окисления + 3, + 4, + 5, + 6, иногда + 2; наиболее устойчивы соединения U (IV) и U (VI). На воздухе медленно окисляется с образованием на поверхности плёнки двуокиси, которая не предохраняет металл от дальнейшего окисления. В порошкообразном состоянии У. пирофорен и горит ярким пламенем. С кислородом образует двуокись UO2, трёхокись UO3 и большое число промежуточных окислов, важнейший из которых U3O8. Эти промежуточные окислы по свойствам близки к UO2 и UO3. При высоких температурах UO2 имеет широкую область гомогенности от UO1,60 до UO2,27. С фтором при 500–600°C образует тетрафторидирд (зелёные игольчатые кристаллы, малорастворимые в воде и кислотах) и гексафторид UF6 (белое кристаллическое вещество, возгоняющееся без плавления при 56,4°C); с серой – ряд соединений, из которых наибольшее значение имеет US (ядерное горючее). При взаимодействии У. с водородом при 220 °С получается гидрид UH3; с азотом при температуре от 450 до 700 °С и атмосферном давлении – нитрид U4N7, при более высоком давлении азота и той же температуре можно получить UN, U2N3 и UN2; с углеродом при 750–800°C – монокарбид UC, дикарбид UC2, а также U2C3; с металлами образует сплавы различных типов (см. Урановые сплавы). У. медленно реагирует с кипящей водой с образованием UO2 и H2, с водяным паром – в интервале температур 150–250 °С; растворяется в соляной и азотной кислотах, слабо – в концентрированной плавиковой кислоте. Для U (VI) характерно образование иона уранила UO22 +; соли уранила окрашены в жёлтый цвет и хорошо растворимы в воде и минеральных кислотах; соли U (IV) окрашены в зелёный цвет и менее растворимы; ион уранила чрезвычайно способен к комплексообразованию в водных растворах как с неорганическими, так и с органическими веществами; наиболее важны для технологии карбонатные, сульфатные, фторидные, фосфатные и др. комплексы. Известно большое число уранатов (солей не выделенной в чистом виде урановой кислоты), состав которых меняется в зависимости от условий получения; все уранаты имеют низкую растворимость в воде.
У. и его соединения радиационно и химически токсичны. Предельно допустимая доза (ПДД) при профессиональном облучении 5 бэр в год.
Получение. У. получают из урановых руд, содержащих 0,05–0,5% U. Руды практически не обогащаются, за исключением ограниченного способа радиометрической сортировки, основанной на излучении радия, всегда сопутствующего урану. В основном руды выщелачивают растворами серной, иногда азотной кислот или растворами соды с переводом У. в кислый раствор в виде UO2SO4 или комплексных анионов [UO2(SO4)3]4-, а в содовый раствор – в виде [UO2(CO3)3]4-. Для извлечения и концентрирования У. из растворов и пульп, а также для очистки от примесей применяют сорбцию на ионообменных смолах и экстракцию органическими растворителями (трибутилфосфат, алкилфосфорные кислоты, амины). Далее из растворов добавлением щёлочи осаждают уранаты аммония или натрия или гидроокись U (OH)4. Для получения соединений высокой степени чистоты технические продукты растворяют в азотной кислоте и подвергают аффинажным операциям очистки, конечными продуктами которых являются UO3 или U3O8; эти окислы при 650–800°C восстанавливаются водородом или диссоциированным аммиаком до UO2 с последующим переводом его в UF4 обработкой газообразным фтористым водородом при 500–600°C. UF4 может быть получен также при осаждении кристаллогидрата UF4·nH2O плавиковой кислотой из растворов с последующим обезвоживанием продукта при 450°C в токе водорода. В промышленности основным способом получения У. из UF4 является его кальциетермическое или магниетермическое восстановление с выходом У. в виде слитков массой до 1,5 т. Слитки рафинируются в вакуумных печах.
Очень важным процессом в технологии У. является обогащение его изотопом 235U выше естественного содержания в рудах или выделение этого изотопа в чистом виде (см. Изотопов разделение), поскольку именно 235U – основное ядерное горючее; осуществляется это методами газовой термодиффузии, центробежными и др. методами, основанными на различии масс 235U и 238U; в процессах разделения У. используется в виде летучего гексафторида UF6. При получении У. высокой степени обогащения или изотопов учитываются их критические массы; наиболее удобный способ в этом случае – восстановление окислов У. кальцием; образующийся при этом шлак CaO легко отделяется от У. растворением в кислотах.
Для получения порошкообразного У., двуокиси, карбидов, нитридов и др. тугоплавких соединений применяются методы порошковой металлургии.
Применение. Металлический У. или его соединения используются в основном в качестве ядерного горючего в ядерных реакторах (См. Ядерный реактор). Природная или малообогащённая смесь изотопов У. применяется в стационарных реакторах атомных электростанций, продукт высокой степени обогащения – в ядерных силовых установках (См. Ядерная силовая установка) или в реакторах, работающих на быстрых нейтронах. 235U является источником ядерной энергии в ядерном оружии (См. Ядерное оружие). 238U служит источником вторичного ядерного горючего – плутония.
В. М. Кулифеев.
Уран в организме. В микроколичествах (10-5–10-5%) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. В золе растений (при содержании У. в почве около·10-4) его концентрация составляет 1,5·10-5%. В наибольшей степени У. накапливается некоторыми грибами и водорослями (последние активно участвуют в биогенной миграции У. по цепи вода – водные растения – рыба – человек). В организм животных и человека У. поступает с пищей и водой в желудочно-кишечный тракт, с воздухом в дыхательные пути, а также через кожные покровы и слизистые оболочки. Соединения У. всасываются в желудочно-кишечном тракте – около 1% от поступающего количества растворимых соединений и не более 0,1% труднорастворимых; в лёгких всасываются соответственно 50% и 20%. Распределяется У. в организме неравномерно. Основные депо (места отложения и накопления) – селезёнка, почки, скелет, печень и, при вдыхании труднорастворимых соединений, – лёгкие и бронхо-лёгочные лимфатические узлы. В крови У. (в виде карбонатов и комплексов с белками) длительно не циркулирует. Содержание У. в органах и тканях животных и человека не превышает 10-7 г/г. Так, кровь крупного рогатого скота содержит 1·10-8 г/мл, печень 8·10-8 г/г, мышцы 4·10-8 г/г, селезёнка 9·10-8 г/г. Содержание У. в органах человека составляет: в печени 6·10-9 г/г, в лёгких 6·10-9–9·10-9г/г, в селезёнке 4,7·10-9 г/г, в крови 4·10-9 г/мл, в почках 5,3·10-9 (корковый слой) и 1,3·10-9 г/г (мозговой слой), в костях 1·10-9 г/г, в костном мозге 1·10-9 г/г, в волосах 1,3·10-7г/г. У., содержащийся в костной ткани, обусловливает её постоянное облучение (период полувыведения У. из скелета около 300 сут). Наименьшие концентрации У. – в головном мозге и сердце (10-10 г/г). Суточное поступление У. с пищей и жидкостями – 1,9·10-6 г, с воздухом – 7·10-9 г. Суточное выведение У. из организма человека составляет: с мочой 0,5·10-7–5·10-7, с калом – 1,4·10-6–1,8·10-6 г, с волосами – 2·10-8г.
По данным Международной комиссии по радиационной защите, среднее содержание У. в организме человека 9·10-8 г. Эта величина для различных районов может варьировать. Полагают, что У. необходим для нормальной жизнедеятельности животных и растений, однако его физиологические функции не выяснены.
Г. П. Галибин.
Токсическое действие У. обусловлено его химическими свойствами и зависит от растворимости: более токсичны уранил и др. растворимые соединения У. Отравления У. и его соединениями возможны на предприятиях по добыче и переработке уранового сырья и др. промышленных объектах, где он используется в технологическом процессе. При попадании в организм У. действует на все органы и ткани, являясь общеклеточным ядом. Признаки отравления обусловлены преим. поражением почек (появление белка и сахара в моче, последующая Олигурия), поражаются также печень и желудочно-кишечный тракт. Различают острые и хронические отравления; последние характеризуются постепенным развитием и меньшей выраженностью симптомов. При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения, нервной системы и др. Полагают, что молекулярный механизм действия У. связан с его способностью подавлять активность ферментов.
Профилактика отравлений: непрерывность технологических процессов, использование герметичной аппаратуры, предупреждение загрязнения воздушной среды, очистка сточных вод перед спуском их в водоёмы, мед. контроль за состоянием здоровья рабочих, за соблюдением гигиенических нормативов допустимого содержания У. и его соединений в окружающей среде.
В. Ф. Кириллов.
Лит.: Учение о радиоактивности. История и современность, под ред. Б. М. Кедрова, М., 1973; Петросьянц А. М., От научного поиска к атомной промышленности, М., 1970; Емельянов В. С., Евстюхин А. И., Металлургия ядерного горючего, М., 1964; Сокурский Ю. Н., Стерлин Я. М., Федорченко В. А., Уран и его сплавы, М., 1971; Евсеева Л. С., Перельман А. И., Иванов К. Е., Геохимия урана в зоне гнпергениза, 2 изд., М., 1974; Фармакология и токсикология урановых соединений, [пер. с англ.], т. 2, М., 1951; Гуськова В. Н., Уран. Радиационно-гигиеническая характеристика, М., 1972; Андреева О. С., Гигиена труда при работе с ураном и его соединениями, М., 1960; Новиков Ю. В,, Гигиенические вопросы изучения содержания урана во внешней среде и его влияния на организм, М., 1974.
|
| Мультимедийная энциклопедия |
| 1. в греческой мифологии
в греческой мифологии, персонификация неба, супруг Геи (Земли),
от брака с которой родились титаны, киклопы и сторукие
великаны. Уран был свергнут и оскоплен своим сыном Кроном,
отцом олимпийских богов. Из его семени родилась Афродита, а из
крови - эринии (фурии) и гиганты.
2. химический элемент
U (uranium),
металлический химический элемент семейства актиноидов, которые включают
Ac, Th, Pa, U и трансурановые элементы (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm,
Md, No, Lr). Уран приобрел известность благодаря использованию его в
ядерном оружии и атомной энергетике. Оксиды урана применяются также для
окрашивания стекла и керамики.
Нахождение в природе. Содержание урана в земной коре составляет
0,003%, он встречается в поверхностном слое земли в виде четырех видов
отложений. Во-первых, это жилы уранинита, или урановой смолки (диоксид
урана UO2), очень богатые ураном, но редко встречающиеся. Им сопутствуют
отложения радия, так как радий является прямым продуктом изотопного
распада урана. Такие жилы встречаются в Заире, Канаде (Большое Медвежье
озеро), Чехии и Франции. Вторым источником урана являются конгломераты
ториевой и урановой руды совместно с рудами других важных минералов.
Конгломераты обычно содержат достаточные для извлечения количества золота
и серебра, а сопутствующими элементами становятся уран и торий. Большие
месторождения этих руд находятся в Канаде, ЮАР, России и Австралии.
Третьим источником урана являются осадочные породы и песчаники, богатые
минералом карнотитом (уранил-ванадат калия), который содержит, кроме
урана, значительное количество ванадия и других элементов. Такие руды
встречаются в западных штатах США. Железоурановые сланцы и фосфатные руды
составляют четвертый источник отложений. Богатые отложения обнаружены в
глинистых сланцах Швеции. Некоторые фосфатные руды Марокко и США содержат
значительные количества урана, а фосфатные залежи в Анголе и
Центральноафриканской Республике еще более богаты ураном. Большинство
лигнитов и некоторые угли обычно содержат примеси урана. Богатые ураном
отложения лигнитов обнаружены в Северной и Южной Дакоте (США) и битумных
углях Испании и Чехии.
Открытие. Уран был открыт в 1789 немецким химиком М.Клапротом,
который присвоил имя элементу в честь открытия за 8 лет перед этим планеты
Уран. (Клапрот был ведущим химиком своего времени; он открыл также другие
элементы, в том числе Ce, Ti и Zr.) В действительности вещество,
полученное Клапротом, было не элементным ураном, но окисленной формой его,
а элементный уран был впервые получен французским химиком Э.Пелиго в 1841.
С момента открытия и до 20 в. уран не имел того значения, какое он имеет
сейчас, хотя многие его физические свойства, а также атомная масса и
плотность были определены. В 1896 А.Беккерель установил, что соли урана
обладают излучением, которое засвечивает фотопластинку в темноте. Это
открытие активизировало химиков к исследованиям в области радиоактивности
и в 1898 французские физики супруги П.Кюри и М.Склодовская-Кюри выделили
соли радиоактивных элементов полония и радия, а Э.Резерфорд, Ф.Содди,
К.Фаянс и другие ученые разработали теорию радиоактивного распада, что
заложило основы современной ядерной химии и атомной энергетики.
Первые применения урана. Хотя радиоактивность солей урана была
известна, его руды в первой трети нынешнего столетия использовались лишь
для получения сопутствующего радия, а уран считался нежелательным побочным
продуктом. Его использование было сосредоточено в основном в технологии
керамики и в металлургии; оксиды урана широко применяли для окраски стекла
в цвета от бледножелтого до темнозеленого, что способствовало развитию
недорогих стекольных производств. Сегодня изделия этих производств
идентифицируют как флуоресцирующие под ультрафиолетовыми лучами. Во время
Первой мировой войны и вскоре после нее уран в виде карбида применяли в
производстве инструментальных сталей, аналогично Mo и W; 4-8% урана
заменяли вольфрам, производство которого в то время было ограничено. Для
получения инструментальных сталей в 1914-1926 ежегодно производили по
нескольку тонн ферроурана, содержащего до 30% (масс.) U. Однако такое
применение урана продолжалось недолго.
Современное применение урана. Промышленность урана начала
складываться в 1939, когда было осуществлено деление изотопа урана 235U,
что привело к технической реализации контролируемых цепных реакций деления
урана в декабре 1942. Это было рождение эры атома, когда уран из
незначительного элемента превратился в один из наиболее важных элементов в
жизни общества. Военное значение урана для производства атомной бомбы и
использование в качестве топлива в ядерных реакторах вызвали спрос на
уран, который возрос в астрономических размерах. Интересна хронология
роста потребности в уране по истории отложений в Большом Медвежьем озере
(Канада). В 1930 в этом озере была обнаружена смоляная обманка - смесь
оксидов урана, а в 1932 на этом участке была налажена технология очистки
радия. Из каждой тонны руды (смоляной обманки) получали 1 г радия и около
половины тонны побочного продукта - уранового концентрата. Однако радия
было мало и его добыча была прекращена. С 1940 по 1942 разработку
возобновили и начали отправку урановой руды в США. В 1949 аналогичная
очистка урана с некоторыми усовершенствованиями была применена для
производства чистого UO2. Это производство росло, и в настоящее время оно
является одним из наиболее крупных производств урана.
СВОЙСТВА УРАНА
Атомный номер 92
Атомная масса 238,03
Изотопы
стабильные нет
нестабильные 226-242
в т. ч. природные 234, 235, 236 (следы), 238
Температура плавления, ° С 1132
Температура кипения, ° С 3818
Плотность, г/см3 18,7
Твердость (по Моосу) 4,0
Содержание в земной коре, % (масс.) 0,003
Степени окисления +3, +4, +5, +6
Свойства. Уран - один из наиболее тяжелых элементов, встречающихся
в природе. Чистый металл очень плотный, пластичный, электроположительный с
малой электропроводностью и высокореакционноспособный.
Уран имеет три аллотропные модификации: a-уран (орторомбическая
кристаллическая решетка), существует в интервале от комнатной температуры
до 668° С; b-уран (сложная кристаллическая решетка тетрагонального типа),
устойчивый в интервале 668-774° С; g-уран (объемноцентрированная
кубическая кристаллическая решетка), устойчивый от 774° С вплоть до
температуры плавления (1132° С). Поскольку все изотопы урана нестабильны,
все его соединения проявляют радиоактивность.
Изотопы урана 238U, 235U, 234U встречаются в природе в соотношении
99,3:0,7:0,0058, а 236U - в следовых количествах. Все другие изотопы урана
от 226U до 242U получают искусственно. Изотоп 235U имеет особо важное
значение. Под действием медленных (тепловых) нейтронов он делится с
освобождением огромной энергии. Полное деление 235U приводит к выделению
"теплового энергетического эквивалента" 2Ч107 кВтЧч/кг. Деление 235U можно
использовать не только для получения больших количеств энергии, но также
для синтеза других важных актиноидных элементов. Уран природного
изотопного состава можно использовать в ядерных реакторах для производства
нейтронов, образующихся при делении 235U, в то же время избыточные
нейтроны, не востребуемые цепной реакцией, могут захватываться другим
природным изотопом, что приводит к получению плутония:
При бомбардировке 238U быстрыми нейтронами протекают следующие реакции:
Согласно этой схеме, наиболее распространенный изотоп 238U может
превращаться в плутоний-239, который, подобно 235U, также способен
делиться под действием медленных нейтронов.
В настоящее время получено большое число искусственных изотопов урана.
Среди них 233U особенно примечателен тем, что он также делится при
взаимодействии с медленными нейтронами.
Некоторые другие искусственные изотопы урана часто применяются в качестве
радиоактивных меток (индикаторов) в химических и физических исследованиях;
это прежде всего b-излучатель 237U и a-излучатель 232U.
Соединения. Уран - высокореакционноспособный металл - имеет степени
окисления от +3 до +6, близок бериллию в ряду активности, взаимодействует
со всеми неметаллами и образует интерметаллические соединения с Al, Be,
Bi, Co, Cu, Fe, Hg, Mg, Ni, Pb, Sn и Zn. Тонкораздробленный уран особенно
реакционноспособен и при температурах выше 500° С часто вступает в
реакции, характерные для гидрида урана. Кусковой уран или стружка ярко
сгорает при 700-1000° С, а пары урана горят уже при 150-250° С, с HF уран
реагирует при 200-400° С, образуя UF4 и H2. Уран медленно растворяется в
концентрированной HF или H2SO4 и 85%-ной H3PO4 даже при 90° С, но легко
реагирует с конц. HCl и менее активно с HBr или HI. Наиболее активно и
быстро протекают реакции урана с разбавленной и концентрированной HNO3 с
образованием нитрата уранила (см. ниже). В присутствии HCl уран быстро
растворяется в органических кислотах, образуя органические соли U4+. В
зависимости от степени окисления уран образует несколько типов солей
(наиболее важные среди них с U4+, одна из них UCl4 - легко окисляемая соль
зеленого цвета); соли уранила (радикала UO22+) типа UO2(NO3)2 имеют желтую
окраску и флуоресцируют зеленым цветом. Соли уранила образуются при
растворении амфотерного оксида UO3 (желтая окраска) в кислой среде. В
щелочной среде UO3 образует уранаты типа Na2UO4 или Na2U2O7. Последнее
соединение ("желтый уранил") применяют для изготовления фарфоровых
глазурей и в производстве флуоресцентных стекол.
См. также <<КЕРАМИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ>>.
Галогениды урана широко изучались в 1940-1950, так как на их основе были
разработаны методы разделения изотопов урана для атомной бомбы или
ядерного реактора. Трифторид урана UF3 был получен восстановлением UF4
водородом, а тетрафторид урана UF4 получают разными способами по реакциям
HF с оксидами типа UO3 или U3O8 или электролитическим восстановлением
соединений уранила. Гексафторид урана UF6 получают фторированием U или UF4
элементным фтором либо действием кислорода на UF4. Гексафторид образует
прозрачные кристаллы с высоким коэффициентом преломления при 64° С (1137
мм рт. ст.); соединение летуче (в условиях нормального давления
возгоняется при 56,54° С). Оксогалогениды урана, например, оксофториды,
имеют состав UO2F2 (фторид уранила), UOF2 (оксид-дифторид урана).
См. также
<<ЭЛЕМЕНТЫ ХИМИЧЕСКИЕ>>;
<<РАДИОАКТИВНОСТЬ>>;
<<УРАНИНИТ>>;
<<УРАНОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ>>.
ЛИТЕРАТУРА
Химия урана. М., 1981
Химия актиноидов. М., т. 1, 1991; т. 2, 1997; т. 3, 1999 |
| Современная Энциклопедия |
| УРАН, в греческой мифологии бог неба, супруг Геи, отец титанов, киклопов и сторуких исполинов; был свергнут сыном Кроносом.
УРАН (Uranium), U, радиоактивный химический элемент III группы периодической системы, атомный номер 92, атомная масса 238,0289; относится к актиноидам; металл, tпл 1135шC. Уран - главный элемент атомной энергетики (ядерное топливо), используется в ядерном оружии, сырье для получения плутония. Открыт М. Клапротом (Германия) в 1789, металлический уран получил Э. Пелиго (Франция) в 1841. Французский физик А. Беккерель в 1896, изучая излучение урана, открыл явление радиоактивности. |
| В. Д. Гладкий. Древний мир. Энциклопедический словарь |
| УРАН — в греч. миф. божество, олицетвор. небо; супруг земли Геи, принадлеж. к первому, самому древ. поколению богов. Гея родила У. и, вступив с ним в брак, породила горы, нимф, море Понт, титанов, киклопов, сторуких. У. обладал бесконеч. плодовитостью. Дети его были ужасны видом и отцу своему ненавистны; он прятал их в утробе Геи, тяжко от этого страдавшей. Земля задумала облегчить свою судьбу, и по ее просьбе младший сын Кронос серпом оскопил У. Из капель крови У., упавших на землю, родились гиганты, эринии, нимфы Мелии («ясеневые») и богиня Афродита. Так У. оказался отстраненным от продолжения рода богов-чудовищ, уступив власть своему сыну Кроносу. |
| Орфографический словарь Лопатина |
| Ур`ан, Ур`ан, -а (мифол.; планета) |
| Орфографический словарь Лопатина |
| ур`ан, ур`ан, -а (хим.) |
| Словарь Даля |
муж. воинский крик башкир, киргизов, татар, различный, по племенам и коленам; у одного племени киргизов искони уран: орел! у другого: имя предводителяи пр. От урмак, бить, отчего и наше ура, бей
II. УРАН муж. предпоследняя, осьмая от солнца планета; названье из ·*греч. боговщины.
Уран и ураний, один из неиздельных металов. Уранит муж. ископаемое, содержащее сей метал. Урановая окись. - руда. Уранография жен. часть астрономии, описание звездного неба, всех небесных светил, небесная география. |
| Словарь Ожегова |
УР’АН, -а, муж. Химический элемент, серебристо-белый металл, обладающий радиоактивными свойствами.
прил. урановый, -ая, -ое. Урановая руда. |
| Словарь Ушакова |
| УР’АН, урана, и (·устар.) УРАНИЙ, урания, мн. нет, ·муж. (от ·греч. uranos - небо) (·хим. ). Химический элемент, белый металл, обладающий радиоактивными свойствами. |
| Толковый словарь Ефремовой |
[Уран]
м.
Одна из девяти - седьмая от Солнца - больших планет Солнечной системы. |
| Толковый словарь Ефремовой |
[уран]
м.
Радиоактивный химический элемент. |
| Теософский словарь |
| (Греч.) Весь простор Небесный, называемый "Водами Пространства", Небесным Океаном и т.д. Весьма вероятно, что имя это происходит от ведийского Варуны, олицетворенного в качестве бога воды и считавшегося главным Адитья среди семи планетарных божеств. В Теогонии Гесиода Уран есть то же, что Coelus (Небо), старейший из всех богов и отец божественных Титанов. |
| Бренан - Словарь научной грамотности |
(планета). Седьмая планета от Сол над и третья по размерам планета Солнечной системы вслед за Юпитером и Сатурном. Имеет 15 известных спутников (лун). Уран расположен в 2,9 млрд. км от Солнца. Температура на этой отдаленной планете, по оценкам астрономов, составляет около -167 °С. Последние наблюдения выявили девять колец вокруг планеты почти правильной круговой формы. Как и у Плутона (самой далекой планеты Солнечной системы), ось вращения Урана сильно наклонена. В отличие от других планет он не вращается перпендикулярно плоскости орбиты, а как бы катится вокруг Солнца по кольцевой дорожке. Эта необычная ориентировка оси вращения означает, что день и ночь на Уране имеют другой смысл, нежели на Земле.
В 1986 г. космический аппарат "Вояджер-2" пролетал вблизи от Урана и передал информацию, резко повысившую уровень знаний человечества об этой странной планете. По представлению ученых, кольца, открытые недавно, состоят из замерзшего метана, который под действием солнечного ультрафиолетового излучения превращается в другие углеродные соединения. Ученые пришли также к выводу, что луны Урана состоят из смеси каменного материала с замерзшими обломками водяного льда, льдинками аммиака, метана и других химических веществ. См. <<"Вояджер">>. |
| Бренан - Словарь научной грамотности |
| (химический элемент). Химический элемент, чрезвычайно радиоактивный в природном состоянии. Природные радиоактивные элементы распадаются спонтанно и превращаются в другие элементы. Уран проходит через серию таких изменений и превращается в конечном счете в свинец. При любом таком распаде радиоактивное вещество испускает ионизирующее излучение. Один из изотопов урана - уран-235 (235U) - столь радиоактивен (в природном состоянии), что используется как главное топливо в ядерных реакторах, а также в атомных бомбах. Кусок урана генерирует каждый час такое количество теплоты, которое сможет расплавить равный ему по массе кусок льда, причем эта теплота выделяется в течение многих тысячелетий. Единица активности радиоактивного материала, с помощью которой измеряют число ядерных распадов в секунду, называется кюри (в честь Пьера Кюри - одного из первооткрывателей радия) См. также <<деление атомных ядер>>; <<радиоактивность>>. |
| Научнотехнический Энциклопедический Словарь |
• УРАН (символ U), радиоактивный химический элемент, относится к семейству АКТИНОИДОВ. Пластичный серебристо-белый металл. Был открыт в 1789 г. Мартином КЛАПРОТОМ, и в настоящее время является важным сырьем, поскольку используется в ядерных реакторах и ядерном оружии. Является наиболее широко распространенным радиоактивным элементом в земной коре. Главные урановые руды - УРАНИНИТ, КАРНОТИТ, отунит и ТОРБЕРНИТ. Изотоп 238U составляет более 99% природного урана. Химически уран - активный металл: он окисляется на воздухе и вступает в реакцию с холодной водой. Это самый тяжелый из встречающихся в природе элементов, мягкий и ковкий. 235U - расщепляемый изотоп, в качестве топлива для реакторов способен поддерживать нейтронную цепную реакцию. 238U в некоторых реакторах превращается в изотоп плутония 239Рu - ядерное горючее. 235U и 239Рu необходимы для создания атомных бомб, тогда как 238U и 235U используются также для определения возраста горных пород и возраста Земли. Уран используется для синтеза ТРАНСУРАНОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (с атомным номером выше атомного номера урана). Свойства: атомный номер 92; атомная масса 238,029; плотность 19,05; температура плавления - 1132 °С; наиболее стабильный изотоп 238U (период полураспада 4,5 1109 лет).
• УРАН, седьмая планета Солнечной системы, открытая в 1781 г. Вильямом ГЕРШЕЛЕМ. При благоприятных условиях Уран можно увидеть невооруженным глазом. В телескопе виден как маленький, лишенный характерных черт зеленовато-голубой диск. По размерам, массе, атмосфере и цвету Уран похож на НЕПТУН. Подобно всем гигантским планетам, он обладает системой колец и окружен СПУТНИКАМИ. Уран был первой планетой, открытой с древних времен. Хотя его наблюдали несколько раз и однажды включили в звездный каталог, его незвездная природа была впервые установлена Гершелем. Как и у Плутона, ось вращения Урана сильно наклонена и лежит почти в плоскости орбиты, так что его полюса 42 года освещены Солнцем, а затем 42 года находятся во тьме, поэтому как планета, так и ее спутники испытывают чрезвычайно сильные сезонные колебания. Пролет «Вояджера-2» в 1986 г. обеспечил большую часть наших сегодняшних знаний о планете. Ее внешняя газовая оболочка содержит около 83% молекулярного водорода и 15% гелия. В оставшиеся 2% входит главным образом метан, сильно поглощающий красный свет, что придает Урану его основной оттенок. Другие изображения, полученные с Земли и с космического телескопа Хаббла, обнаружили темные пятна и яркие облака, подобные тем, которые были видны при пролете «Вояджера» мимо Урана. Пять крупнейших спутников были известны до появления «Вояджера», которое привело к открытию еще десяти. Все 15 - постоянные спутники, вращающиеся в экваториальной плоскости Урана или близко к ней. Все они представляют собой темные тела, состоящие из льда и камня. Две более отдаленные луны были открыты мощными телескопами в 1997 г. Основные составляющие системы колец Урана были открыты в 1977 г., а изображения остальных были переданы «Вояджером». Самое яркое и наиболее удаленное от центра - кольцо Эпсилон; находящееся наиболее глубоко внутри - очень размытая широкая полоса вещества. Между этими двумя - девять узких темных колец. |
|
|
|
 |
Если вы желаете блеснуть знаниями в беседе или привести аргумент в споре, то можете использовать ссылку:
будет выглядеть так: УРАН
будет выглядеть так: Что такое УРАН
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
|
