Слайд 2
Уран – химический элемент, который имеет атомный номер
92 в периодической таблице Менделеева. Атомная же масса его
составляет 238,029. Обозначается он символом U. В нормальных условиях является плотным, тяжелым металлом серебристого цвета. Если говорить о его радиоактивности, то сам по себе уран – элемент, обладающий слабой радиоактивностью. Также он не имеет в своем составе полностью стабильных изотопов. А самым стабильным из существующих изотопов считается уран-238.
Слайд 3
История открытия
Уран был открыт в 1789 немецким химиком М. Г. Клапротом при исследовании минерала «смоляной обманки». Назван им в честь планеты Уран, открытой У. Гершелем в 1781. В металлическом состоянии уран получен в 1841 французским химиком Э. Пелиго при восстановлении UCl4 металлическим калием. Радиоактивные свойства урана обнаружил в 1896 француз А. Беккерель .
Первоначально урану приписывали атомную массу 116, но в 1871 Д. И. Менделеев пришел к выводу, что ее надо удвоить. После открытия элементов с атомными номерами от 90 до 103 американский химик Г. Сиборг пришел к выводу, что эти элементы(актиноиды) правильнее располагать в периодической системе в одной клетке с элементом №89 актинием. Такое расположение связано с тем, что у актиноидов происходит достройка 5f-электоронного подуровня.
Слайд 4
Характеристика
Конфигурация трех внешних электронных слоев 5s2p6d 10 f 3 6s 2 p 6 d 17 s2, уран относится к f-элементам. Расположен в IIIB группе в 7 периоде периодической системы элементов. В соединениях проявляет степени окисления +2, +3, +4, +5 и +6, валентности II, III, IV, V и VI.
Природный уран состоит из смеси трех изотопов: 238U, 99,2739%, с периодом полураспада Т1/2 = 4,51·109 лет, 235U, 0,7024%, с периодом полураспада Т1/2 = 7,13·108 лет, 234U, 0,0057%, с периодом полураспада Т1/2 = 2,45·105 лет. 238U (уран-I, UI) и 235U (актиноуран, АсU) являются родоначальниками радиоактивных рядов.
Слайд 5
Физические свойства
Уран — очень тяжёлый, серебристо-белый глянцеватый металл. В
чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными
свойствами. Уран имеет три кристаллические модификации:
α-U, (стабильна до 667,7 °C), ромбическая сингония, пространственная группа;
β-U, (стабильна от 667,7 °C до 774,8 °C), тетрагональная сингония, пространственная группа;
γ-U, (существующей от 774,8 °C до точки плавления), кубическая сингония, пространственная группа.
Слайд 7
Получение
Уран получают из урановых руд, содержащих 0,05—0,5% U. Извлечение урана начинается с получения концентрата. Руды выщелачивают растворами серной, азотной кислот или щелочью. В полученном растворевсегда содержатся примеси других металлов. При отделении от них урана, используют различия в ихокислительно-восстановительных свойствах. Окислительно-восстановительные процессы сочетают спроцессами ионного обмена и экстракции.
Из полученного раствора уран извлекают в виде оксида или тетрафторида UF4, методом металлотермии:
UF4+ 2Mg = 2MgF2+ U
Слайд 8
Химические свойства
Простое вещество
Химически уран весьма активен. Он быстро
окисляется на воздухе и покрывается радужной пленкой оксида. Мелкий
порошок урана самовоспламеняется на воздухе, он зажигается при температуре 150—175 °C, образуя U3O8.
Вода способна разъедать металл, медленно при низкой температуре, и быстро при высокой, а также при мелком измельчении порошка урана:
U + H2O →UO2 + 2H2
Слайд 9
В кислотах-не окислителях уран растворяется, образуя UO2 или соли
U4+ (при этом выделяется водород). С кислотами-окислителями (азотной, концентрированной серной)
уран образует соответствующие соли уранила UO22+
С растворами щелочей уран не взаимодействует.
При сильном встряхивании металлические частицы урана начинают светиться.
Слайд 10
Соединения урана III
Соли урана(+3) (преимущественно, галогениды) — восстановители. На
воздухе при комнатной температуре они обычно устойчивы, однако при
нагревании окисляются до смеси продуктов. Хлор окисляет их до UCl4. Образуют неустойчивые растворы красного цвета, в которых проявляют сильные восстановительные свойства:
4UCl3 + 2H2O → 3UCl4 + UO2 + 2H2
Галогениды урана III образуются при восстановлении галогенидов урана (IV) водородом:
2UCl4+H2 → 2UCl3 +2HCl (550—590оC).
Слайд 11
Соединения урана IV
Уран (+4) образует легко растворимые в
воде соли зелёного цвета. Они легко окисляются до урана
(+6)
Соединения урана V
Соединения урана (+5) неустойчивы и легко диспропорционируют в водном растворе:
2UO2Cl → UO2Cl2 +UO2
Хлорид урана V при стоянии частично диспропорционирует:
2UCl5 → UCl4 +UCl6
Слайд 12
Соединения урана VI
Степени окисления +6 соответствует оксид UO3.
В кислотах он растворяется с образованием соединений катиона уранила
UO22+:
UO3 + 2CH3COOH → UO2(CH3COO)2 + H2O
C основаниями UO3 (аналогично CrO3, MoO3 и WO3) образует различные уранат-анионы (в первую очередь, диуранат U2O72-). Последние, однако, чаще получают действием оснований на соли уранила:
UO2(CH3COO)2 + 6NaOH → Na2U2O7 +4CH3COONa + 3H2O
Из соединений урана (+6), не содержащих кислород, известны только гексахлорид UCl6 и фторид UF6. Последний играет важнейшую роль в разделении изотопов урана.
Соединения урана (+6) наиболее устойчивы на воздухе и в водных растворах.
Слайд 13
Разведанные запасы в мире
Количество урана в земной коре
примерно в 1000 раз превосходит количество золота, в 30
раз — серебра, при этом данный показатель приблизительно равен аналогичному показателю у свинца и цинка. Немалая часть урана рассеяна в почвах, горных породах и морской воде. Только относительно небольшая часть концентрируется в месторождениях, где содержание данного элемента в сотни раз превышает его среднее содержание в земной коре. Разведанные мировые запасы урана в месторождениях составляют 5,4 млн тонн.
Странами лидерами по запасам урана являются Казахстан, Канада и Россия.
Слайд 14
Применение
Ядерное топливо
Наибольшее применение имеет изотоп урана 235U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная
ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных
реакторах, а также в ядерном оружии. Выделение изотопа 235U из природного урана — сложная технологическая проблема.
Тепловыделяющая способность урана
1 тонна обогащённого урана по тепловыделяющей способности равна 1350 тыс. тонн нефти или природного газа.
Слайд 15
Геология
Основное применение урана в геологии — определение возраста минералов
и горных пород с целью выяснения последовательности протекания геологических
процессов. Этим занимается геохронология. Существенное значение имеет также решение задачи о смешении и источниках вещества.
В основе решения задачи лежат уравнения радиоактивного распада.
В связи с тем, что горные породы содержат различные концентрации урана, они обладают различной радиоактивностью. Это свойство используется при выделении горных пород геофизическими методами.
Слайд 16
Другие сферы
Небольшая добавка урана придаёт красивую жёлто-зелёную флуоресценцию стеклу.
Уранат
натрия Na2U2O7 использовался как жёлтый пигмент в живописи.
Соединения урана применялись как краски для
живописи по фарфору и для керамических глазурей и эмалей (окрашивают в цвета: жёлтый, бурый, зелёный и чёрный, в зависимости от степени окисления).
Некоторые соединения урана светочувствительны.
В начале XX века уранилнитрат широко применялся для усиления негативов и окрашивания (тонирования) позитивов (фотографических отпечатков) в бурый цвет.
Карбид урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония применяется в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей (рабочее тело — водород+ гексан).
Сплавы железа и обеднённого урана (уран-238) применяются как мощные магнитострикционные материалы.
Соль цинкуранилацетат урана Zn[(UO2)3(CH3COO)8] применяется в аналитической химии при проведении качественного анализа катионов натрия.