Уран

УранУРАН, U, радиоактивный химический элемент шестой группы периодической системы (аналог хрома, молибдена и вольфрама). Атомный вес 238,14; порядковое число 92 (среди всех известных элементов уран обладает наиболее высоким атомным весом и порядковым числом). Данные о двух радиоактивных изотопах урана приведены ниже:

Данные о двух радиоактивных изотопах урана

В процессе радиоактивного распада UI превращается через ряд менее долговечных элементов в радий. А так как один из промежуточных элементов этого ряда превращений – UII - является изотопом исходного элемента - урана I, то практически «смешанный элемент уран» состоит всегда из UI с практически ничтожной (около 0,1%) примесью UII. Элементарный уран (полученный, например, путем восстановления окиси урана углем) – серебристо-белый, не очень твердый парамагнитный металл, удельный вес 18,7; температура плавления чистого урана ~1850°С, но она сильно снижается вследствие примесей (карбиды).

Соответственно высокому атомному весу уран обладает очень низкой удельной теплоемкостью - 0,028. При нагревании в кислороде или в воздухе сгорает с образованием закиси-окиси U3О8. Непосредственно соединяется также с азотом, углеродом, галоидами, серой. В минеральных кислотах растворяется относительно легко с выделением водорода.

Как и его аналоги (молибден и вольфрам), уран существует во всех степенях валентности от 2 до 6. Самыми постоянными являются, однако, соединения шестивалентного урана, за ними следуют четырехвалентные; соединения прочих степеней валентности менее постоянны и в силу этого большого значения не имеют. С кислородом уран образует чёрно-бурую двуокись урана UО2, оранжево-красную трехокись урана UО3 и тяжелую (удельный вес 8,3) черно-зеленую закись-окись урана U3О8·(UО2·2UО3); последняя является наиболее постоянным из окислов урана. Все прочие его соединения с кислородом, как и все соединения с летучими кислотами и основаниями, при слабом прокаливании на воздухе превращаются в U3О8, которая, однако, при более высоких температурах (в вакууме уже при 600°С) теряет кислород и частично превращается в UО2. Полностью U3О8 и UО3 восстанавливаются до UО2 при нагревании в токе водорода. U3O8 встречается в природе как минерал - урановая смолка.

Трехокись урана3 получается при осторожном нагревании соединений шестивалентного урана с летучими кислотами и основаниями. Обладает амфотерными свойствами: образует соли и с кислотами и с основаниями. С основаниями UО3 образует простые уранаты MeI2UO4 или более постоянные диуранаты MeI2U2O7 (аналогичные дихроматам). Все уранаты, в том числе и щелочные, практически нерастворимы в воде. Уранат натрия Na2U2О7·6U2О осаждается в виде красивого желтого осадка при добавлении едкого натра к растворам солей уранила (см. ниже); при нагревании обезвоживается; применяется как краска для живописи. Уранат аммония (NH4)2U2О7, также ярко-жёлтый, получается аналогично путем осаждения аммиаком. Легко растворяется в растворах углекислого аммония; при упаривании таких растворов кристаллизуется углекислый уранил-аммоний (NH4)42(СО3)3·2Н2О. Аналогичные соли образуются и из щелочных уранатов. В этих соединениях уран входит в состав двухвалентного положительного радикала уранила2". Соли уранита обнаруживают большую склонность к образованию двойных и комплексных соединений. Большинство солей уранила, окрашенных обычно в желтый цвет с зеленой флуоресценцией, хорошо кристаллизуется. Важнейшая из них, азотнокислый уранил2(NО3)2·6Н2О, получается (в результате окисления) при растворении всех окислов урана в азотной кислоте. Хорошо растворяется в воде (при 21°С 127 ч. в 100 ч. воды), спирте и эфире. На влажном воздухе расплывается. Плавится при 59,5°С. Является обычно исходным продуктом для производства всех остальных соединений урана. Уксуснокислый уранил2(CH3·СОО)2·2Н2О получается путем растворения UО3 в уксусной кислоте. При 110°С обезвоживается, при 275°С разлагается с образованием UО3. В воде растворяется легко: при 15°С 7,7 ч. дигидрата в 100 ч. воды. Легко образует двойные очень хорошо кристаллизующиеся соли с уксуснокислыми щелочами, например, NaUО2(CH3·CОО)3. Хлористый уранил2Cl2 получается при воздействии хлора на UO2 или же при растворении UO3 в соляной кислоте. В последнем случае кристаллизуется в виде тригидрата. Легко образует двойные соли типа MeI2UO2Cl4. Сернокислый уранил UO2SO4·ЗН2O образуется при нагревании азотнокислого уранила с серной кислотой. Обезвоживается при 175°С. При 16°С 100 ч. воды растворяют 17,5 ч. соли. С сернокислыми щелочами образует двойные соли типов МеI22(SO4)2·2Н2О и MeI4UO2(SO4)3. Сульфид уранила UO2S получается в виде бурого осадка при осаждении солей уранила сернистым аммонием.

Двуокись урана UО2 получается в виде бурого порошка удельным весом 11,0 при нагревании UО3 или U3О8 в токе водорода. Плавится при 2176°С. В минеральных кислотах медленно растворяется с образованием соответствующих солей четырехвалентного урана (азотная кислота растворяет быстро с окислением до UO2"). Почти все они зеленого цвета и легко растворимы в воде (за исключением оксалата). Щелочи осаждают из их растворов красно-бурый гидрат двуокиси урана. Соли четырехвалентного урана могут быть также получены из солей уранила путем восстановления, например, водородом in statu nascendi. Соли четырехвалентного урана очень непостоянны, легко гидролизуются и легко окисляются на воздухе. Особый интерес представляет оксалат урана, кристаллизующийся в тёмно-зелёных призмах, нерастворимый в воде, но растворимый в оксалатах щелочей с образованием двойных солей, очень характерно окрашенных; так, например, двойная соль с калием K4U(C2О4)4·5Н2О - серого цвета; двойная соль с барием Ba2U(C2О4)4·6Н2О - красно-фиолетового цвета. При добавлении перекиси водорода к растворам солей уранила выпадает осадок так называемой надурановой кислоты4·2Н2О, образующей с щелочами соли, надуранаты, например, (K2O2)2UO4·10Н2O. Все растворимые соединения урана сильно ядовиты.

Распространение урана в земной коре определяется цифрой 2·10-5. Специфические урановые минералы являются сырьем для добычи радия. Незначительные количества урана входят часто в состав ториевых и редкоземельных (например, самарскита) минералов. Для извлечения урана из руд пользуются чаще всего тем обстоятельством, что щелочи осаждают из содержащих уран растворов щелочные уранаты вместе с гидроокисями тяжелых металлов. При последующей обработке этого смешанного осадка раствором углекислого аммония щелочные уранаты растворяются с образованием двойных карбонатов щелочей и уранила, которые потом м. б. очищены кристаллизацией. Соединения урана являются в настоящее время побочными продуктами при добыче радия, и масштабы их производства определяются масштабами его добычи. Элементарный уран практического применений не имеет. Соединения урана применяются для окрашивания стекла, которому они придают красивую жёлто-зелёную флуоресценцию; также как краски для живописи по фарфору и для керамических глазурей и эмалей (окрашивают в цвета: желтый, бурый, зеленый, черный, в зависимости от степени окисления). Некоторые соединения урана светочувствительны. В фотографии широко применяется азотнокислый уранил для усиления негативов и окрашивания позитивов в бурый цвет. Карбид урана применяется иногда в качестве катализатора при синтезе аммиака. Уксуснокислый уранил - один из наиболее распространенных реактивов в микрохимическом анализе.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 24 - 1934 г.

 Уран

Уран

Уран