Уран: что это такое, характеристики и применение

Уран - химический элемент в Периодической таблице, представленный символом U, чей атомный номер 92 и принадлежит к семейству актинидов.

Это элемент с самым тяжелым атомным ядром в природе.

Наиболее известные изотопы урана: ²³⁴U, ²³⁵Хм ²³⁸U.

Из-за радиоактивности этого металла его основное применение - производство ядерной энергии путем деления его ядра. Кроме того, уран используется в датировании горных пород и ядерном оружии.

Расположение урана в Периодической таблице

Характеристики урана

• Это радиоактивный элемент.
• Плотный металл высокой твердости.
• Пластичный и податливый.
• Цвет его серебристо-серый.
• Он находится в большом количестве в твердом состоянии.
• Его атом очень нестабилен, и 92 протона в ядре могут распадаться и образовывать другие химические элементы.

Свойства урана

Физические свойства

Плотность	18,95 г / см^3
Точка слияния	1135 ° С
Точка кипения	4131 ° С
Стойкость	6.0 (шкала Мооса)

Химические свойства

Классификация	Внутренний переходный металл
электроотрицательность	1,7
Энергия ионизации	6,194 эВ
Окислительные состояния	+3, +4, +5 ,+6

Где находится уран?

В природе уран в основном находится в форме руд. Чтобы изучить запасы этого металла, изучается его нынешнее содержание и доступность технологий для добычи и эксплуатации.

Урановые руды

Из-за легкости реакции с кислородом воздуха уран обычно находится в форме оксидов.

Руда	Состав
уран	U3О8
Уранинит	ОУ2

уран в мире

Уран можно найти в нескольких частях мира, и его можно охарактеризовать как обычную руду, поскольку он присутствует в большинстве горных пород.

Самые большие запасы урана находятся в следующих странах: Австралия, Казахстан, Россия, ЮАР, Канада, США и Бразилия.

Уран в Бразилии

Хотя не вся территория Бразилии разведана, Бразилия заняла седьмую позицию в мировом рейтинге запасов урана.

Двумя основными заповедниками являются Каэтите (BA) и Санта-Китерия (CE).

Изотопы урана

Изотоп	относительное изобилие	период полураспада	радиоактивная активность
Уран-238	99,27 %	4 510 000 000 лет	12 455 Бкг^-1
Уран-235	0,72 %	713 000 000 лет	80,011 Бкг^-1
Уран-234	0,006 %	247000 лет	231 х 10^6 Bq.g^-1

Поскольку это один и тот же химический элемент, все изотопы имеют в ядре 92 протона и, следовательно, одинаковые химические свойства.

Хотя три изотопа обладают радиоактивностью, радиоактивная активность для каждого из них разная. Только уран-235 является расщепляющимся материалом и, следовательно, полезен для производства ядерной энергии.

Уран радиоактивный ряд

Изотопы урана могут подвергаться радиоактивному распаду и образовывать другие химические элементы. Происходит цепная реакция, пока не образуется стабильный элемент и не прекращаются преобразования.

В следующем примере радиоактивный распад урана-235 заканчивается тем, что свинец-207 является последним элементом в ряду.

Этот процесс важен для определения возраста Земли путем измерения количества свинца, последнего элемента в радиоактивном ряду, в определенных урансодержащих породах.

История урана

Его открытие произошло в 1789 году немецким химиком Мартином Клапротом, который дал ему название в честь планеты Уран, обнаруженной примерно в этот период.

В 1841 году уран был впервые выделен французским химиком Эженом-Мельхиором Пелиго в результате реакции восстановления тетрахлорида урана (UCl).₄) с использованием калия.

Только в 1896 году французский ученый Анри Беккерель обнаружил радиоактивность этого элемента при проведении экспериментов с солями урана.

Применение урана

Ядерная энергия

Схема работы атомной электростанции

Уран - это альтернативный источник энергии для существующих видов топлива.

Использование этого элемента для диверсификации энергетической матрицы связано с ростом цен на нефть и газ, а также с заботой об окружающей среде, связанной с выбросом CO.₂ в атмосфере и парниковый эффект.

Производство энергии происходит за счет деления активной зоны урана-235. Цепная реакция осуществляется контролируемым образом, и в результате многочисленных преобразований, которые претерпевает атом, происходит высвобождение энергии, которая приводит в движение парогенераторную систему.

Вода превращается в пар при получении энергии в виде тепла и заставляет турбины системы двигаться и вырабатывать электрическую энергию.

Превращение урана в энергию

Энергия, выделяемая ураном, происходит от ядерного деления. Когда более крупное ядро ​​разрушается, большое количество энергии выделяется при образовании более мелких ядер.

В этом процессе возникает цепная реакция, которая начинается с того, что нейтрон ударяет большое ядро ​​и разбивает его на два меньших ядра. Нейтроны, выпущенные в этой реакции, вызовут деление других ядер.

При ударе нейтрона уран-235 раскололся на два меньших ядра и выпустил 3 нейтрона.

Энергия, выделяемая в этой реакции, составляет 2,10¹⁰ кДж / моль. При сгорании этанола выделяемая энергия составляет 98 кДж / моль. Учитывая это, мы можем видеть масштабы этого процесса, энергия которого практически в триллион раз превышает реакцию горения.

Атомная энергия в Бразилии

В Бразилии есть две атомные электростанции, использующие обогащенный уран. Они расположены в муниципалитете Ангра-дус-Рейс (RJ).

Согласно Eletronuclear, компании, которая управляет термоядерными установками в Бразилии, Angra 1 имеет мощность для выработки 657 мегаватт электроэнергии, в то время как Angra 2 может вырабатывать 1350 мегаватт электрический.

радиометрическое датирование

Происхождение новых элементов из радиоактивного элемента

При радиометрическом датировании радиоактивные выбросы измеряются в соответствии с элементом, образующимся при радиоактивном распаде.

Зная период полураспада изотопа, можно определить возраст материала, рассчитав, сколько времени потребовалось для образования найденного продукта.

Изотопы урана-238 и урана-235 используются для оценки возраста магматических пород и других типов радиометрического датирования.

Атомная бомба

Выделение энергии в атомной бомбе

В Вторая мировая война была использована первая атомная бомба, которая содержала элемент уран.

С изотопом урана-235 цепная реакция началась с деления ядра, которое за доли секунды вызвало взрыв из-за чрезвычайно мощного количества выделяемой энергии.

Ознакомьтесь с другими текстами по теме:

• Манхэттенский проект
• Водородная бомба
• Термоядерная реакция
• Ядерные отходы