15 интригующих фактов об уране — Слабый радиоактивный металл. Плотность урана кг м3.

Содержание

Первым человеком, выделившим уран, был Эжен Пелиго, профессор химии в Национальной консерватории искусств и ремесел в Париже.

Уран (элемент)

Природный уран состоит из смеси трех полураспадов T_1/2= 4,468 × 10 9 лет, 235 U — 0,7024 % ( T_1/2= 7,038 × 10 8 лет) и 234 U — 0,0057 % ( T_1/2= 2,455 × 10 5 лет). Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, то есть принадлежит к радиоактивному ряду 238 U.

Изотопы урана U способны к спонтанному делению под действием нейтронов и тепловых нейтронов.

Изотопы урана 238 U и 235 U являются родоначальниками двух радиоактивных серий.

Химические свойства

Уран может иметь степень окисления от +III до +VI. Соединения урана(III) образуют неустойчивые красные растворы и являются сильными восстановителями:

Соединения урана(IV) являются наиболее стабильными и образуют водные растворы зеленого цвета.

Соединения урана(V) нестабильны и легко диспропорционируют в водном растворе:

Ядерное топливо

Уран-233, искусственно полученный из тория в ториевых реакторах (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается на протактиний-233 и затем на уран-233), является ядерным топливом для атомных электростанций и производства атомных бомб (критическая масса около 16 кг).

Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей.

Другие сферы применения

Небольшая добавка урана придаёт красивую жёлто-зелёную 12
2
Соединения урана применялись как краски для живописи по 2
Некоторые соединения урана светочувствительны. 2
В начале XX века 2
Карбид урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония применяется в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей (рабочее тело — водород + Обеднённый уран

Основная статья : Сердечники бронебойных снарядов

Файл:30mm DU slug.jpg Наконечник (вкладыш) снаряда калибра 30 мм (пушки GAU-8 самолёта бронебойных снарядов. При сплавлении с 2 % Mo или 0,75 % Ti и термической обработке (быстрая закалка разогретого до 850 °C металла в воде или масле, дальнейшее выдерживание при 450 °C 5 часов) металлический уран становится твёрже и прочнее вольфраму. Тяжёлый урановый наконечник также изменяет распределение масс в снаряде, улучшая его аэродинамическую устойчивость. Подобные сплавы типа «Стабилла» применяются в стреловидных оперенных снарядах танковых и противотанковых артиллерийских орудий. Процесс разрушения брони сопровождается измельчением в пыль урановой болванки и воспламенением её на воздухе с другой стороны брони (см. 3. После их применения обсуждалась экологическая проблема радиационного загрязнения территории страны. Впервые уран в качестве сердечника для снарядов был применен в Физиологическое действие

Добыча урана в мире

Несмотря на популярные легенды о десятках тысяч долларов за килограмм или даже за грамм урана, реальная рыночная цена не очень высока — физика 4. Это связано с тем, что для запуска даже небольшого ядерного реактора требуются тонны топлива, а для создания ядерного оружия необходимо обогатить большое количество урана, чтобы достичь концентрации, пригодной для изготовления бомбы 5.

↑1
↑ 2,02,12,22,32,4
↑2
↑3Цены на энергоносители по состоянию на 30 сентября 2007.
↑4Статья про ядерное оружие, см. подраздел про урановую бомбу.

— Отработанное ядерное топливо — Сырье для ядерного топлива — Торий — Уран — Плутоний — Дейтерий — Тритий

— Управляемый термоядерный синтез — Атомная электростанция — Ядерная энергетическая машина )— Радиоизотопный термоэлектрический генератор

Инерционный термоядерный синтез — Корпусной ядерный реактор — Кипящий ядерный реактор — 4-е поколение — — Магнокс — — Газоохлаждаемый быстрый реактор — — — Водоохлаждаемый реактор с переохлаждением — — — Интегрированный быстрый реактор SSTAR

Uub

Uut

Uuq

Uup

Uuh

Новый

Uuo

Новый

Убн

Исследование, проведенное в 2010 году учеными Массачусетского технологического института, показывает, что урана более чем достаточно для обеспечения энергией мировых атомных электростанций в обозримом будущем. Все современные ядерные реакторы используют как уран, так и плутоний.

Нет недостатка в Уране как источнике энергии

Интересно, что большая часть используемого плутония производится из изотопов урана, поскольку плутоний встречается в природе лишь в небольших количествах.

После успешного открытия расщепляемости урана другая команда под руководством Энрико Ферми, на этот раз в рамках Манхэттенского проекта, начала работу над первым в мире ядерным реактором Chicago Pile-1 (CP-1). 2 декабря 1942 года команде удалось запустить первую самоподдерживающуюся цепную ядерную реакцию на CP-1.

Первый в мире ядерный реактор

Первоначально планировалось использовать в качестве топлива обогащенный уран-235, но от этой идеи отказались из-за его дефицита в то время. Вместо этого в реактор было поставлено 45 тонн оксида урана и 5,4 тонны металлического урана. В качестве нейтронного буфера было использовано около 360 тонн гранита. В отличие от многих современных ядерных реакторов, SR-1 не имел системы охлаждения.

Распад тория, урана и калия-40 является основным источником тепла в мантии Земли, стимулируя критическую конвекцию мантии и поддерживая жидкое состояние внешней мантии в отличие от твердого внутреннего ядра. Это тепло также играет важную роль в тектонике плит.

Уран гораздо важнее, чем вы думаете

Кроме того, длительный период полураспада урана-238 (4,51 × 10,9 лет) делает его идеальным для всех видов радиометрических исследований (радиоуглеродного датирования), т.е. уран-уранового, уран-ториевого и уран-свинцового датирования. Он также используется для генерации высокоэнергетического рентгеновского излучения.

По внешнему виду уран напоминает сталь (рис. 1): Его легко ковать, полировать и прокатывать. Как и большинство других актинидов, уран полиморфен: его ромбическая модификация стабильна при низких температурах, но при нагревании она постепенно переходит в хрупкую квадратную и, наконец, в кубическую.

Плотность урана

Рисунок 1. уран. Внешний вид.

Уран плавится при температуре 1130 o C. Уран является плохим проводником тепла и электричества. Его теплопроводность в 13 раз меньше, чем у меди. Плотность урана составляет 19,05 г/см3. В чистом воздухе он быстро окисляется и покрывается черной оксидной пленкой, которая при температуре сгорания 170o C превращается в UO

Содержание урана в земной коре оценивается в 3 × 1 0-4 % (по массе), что соответствует общему количеству металла в 1,3 × 1 0-14 тонн. Физические соединения урана разнообразны; наиболее важными минералами являются уранинит (диоксид урана UO₂.

Нахождение урана в природе

), настуран (переменная фаза UO₂2,0-2,5_{) и карнотит (уранил-калиевый ванадат K}(UO₂×(VO₂)₂×3H₄)₂Уран легко вступает в реакцию с водяным паром при высоких температурах:₂O).

Гидрид урана представляет собой черный, пирофорный порошок, образующийся при взаимодействии простых веществ:

Продукт реакции галогенирования определяется типом галогена, соотношением реактантов и температурой:

Металлический уран также реагирует с серой, углеродом, азотом, фосфором и бором при нагревании. Он хорошо растворим в азотной кислоте.

Вычислите плотность азота в смеси 100 мл гелия, 200 мл водорода и 100 мл хлористого водорода HCl.

Примеры решения задач

Решение	φ (He) = V(He) / V
Смесь_газов	Найдем объемные доли веществ в смеси:

φ (He) = 100 / (100 + 200 + 100) = 100 / 400 = 0,25._{) = 200 / (100 + 200 + 100) = 200 / 400 = 0,5.};

φ (HCl) = V(HCl) / V

φ (H₂Смесь_газов

φ (HCl) = 100 / (100 + 200 + 100) = 100 / 400 = 0,25._{) = 200 / (100 + 200 + 100) = 200 / 400 = 0,5.};

Условие (смесь) = 0,25 × 4 + 0,5 × 2 + 0,25 × 36,5 = 1 + 1 + 9,125 = 11,125.

Найдем относительную плотность смеси в азоте:

M_rЗадание

Плотность водорода в газовой смеси, состоящей из метана CH

Решение	составляет 19.9. Рассчитайте относительную молекулярную массу газовой смеси.₄Решение₄H₁₀Таким образом, условная молекулярная масса газовой смеси составляет
Смесь_газов	Относительная плотность смеси газов по водороду можно определить по следующей формуле:

Элемент рений назван в честь реки Рейн в Германии после того, как он был открыт тремя немецкими учеными в начале 1900-х годов. Как и другие металлы платиновой группы, рений является ценным земным элементом и имеет вторую по высоте температуру кипения и третью по высоте температуру плавления среди всех известных земных элементов.

M_rБлагодаря этим экстремальным свойствам рений (в виде суперсплавов) используется в лопатках турбин и подвижных соплах почти всех реактивных двигателей в мире. Он также является одним из лучших катализаторов для риформинга, изомеризации и гидрогенизации нафты (смеси жидких углеводородов).

В настоящее время плутоний является самым плотным радиоактивным элементом в мире. Впервые он был выделен в лаборатории Калифорнийского университета в 1940 году, когда исследователи взорвали уран-238 в гигантском циклотроне. Первое крупное применение этого смертоносного элемента было в Манхэттенском проекте, где значительное количество плутония было использовано для взрыва ядерного оружия «Толстяк», примененного в Нагасаки, Япония.

Золото — один из самых ценных, популярных и востребованных металлов в мире. И не только это: согласно современным знаниям, золото на самом деле происходит от взрывов сверхновых в глубоком космосе. Согласно периодической таблице, золото относится к группе из 11 элементов, называемых переходными металлами.