Химия

Уран

Химические свойства четырех и шести валентного урана.

      Уран - белый металл плотностью 18,3 г/см, плавящийся  при  температуре
1133  градуса.  Металл  достаточно  активен  -  при  слабом  нагревании   он
загорается  в  присутствии  воздуха.  Он  легко  соединяется   с   серой   и
галогенами, вытесняет водород из разбавленных кислот, с  образованием  солей
четырехвалентного урана, а в очень измельченном виде  вытесняет  водород  из
воды.
      Урановый  ангидрит  имеет  характер  амфотерного  окисла  который  при
растворении в кислотах образует соли, где роль металла  играет  ион,  а  при
растворении  в  щелочах  образует  кислотные  остатки  в  виде   комплексных
соединений.  В  химических  соединениях  уран  может  находится  в   четырех
валентных состояниях U3+,  U4+,  U5+,  U6+.  U3+  в  природных  условиях  не
существует  и  может  быть  получен   только   в   лаборатории.   Соединения
пятивалентного  урана  в  основном  не  устойчивы  и  легко  разлагаются  на
соединения четырех- и шестивалентного урана.
      2UCl5 = UCl4 + UCl6
      В водных растворах U5+ находят в  виде  комплексного  иона  (UO2)+.  В
щелочной среде устой чивость иона возрастает.
      Наиболее устойчивыми ионами в природных условиях являются  четырех-  и
шести   валентный   уран.   Ионы   четырехвалентного   урана   устойчивы   в
востановительной обстановке. Они получаются путем потери двух  электронов  с
s подуровня 7-го уровня d-подуровня 6-го уровня и  f-подуровня  5-го  уровня
при этом образуется ионы с внешним восьмиэлектронным уровнем  аналогичным  с
благородными газами что характерно для литофильных элементов. Это  объясняет
их  высокую  химическую  активность   по   отношению   к   кислороду   и   с
абуюполяризационную способность.
      В сильнощелочных растворах U4+ может проявлять  ангидридные  свойства,
но в нейтральных и слабокислых активно  реагирует  с  ионами  гидроксила,  а
гидроксил четырехвалентного урана плохо  растворяется  в  воде.  Для  U(OH)4
растворимость  составляет  5,2*10-12   моль/л,   что   в   1000   раз   ниже
растворимости гидроксида алюминия.
      В отличии от четырехвалентного  урана  шестивалентный  уран  принимает
более активное участие в геологических процессах.
      Для  UО2(OH)2  растворимость  составляет  3,5*10-9  моль/л.  Константа
диссоциации равна 2*10-22. В неитральной среде  концентрация  ионов  уранила
равна 10-8 моль/л и только в кислых растворах рН=4 она  повышается  до  10-2
моль/л.  Учитывая,  что  в  растворе  могут  присутствовать,  как   продукты
гидролиза, ионы UO2(OH)+,  общая  концентрация  ионов  урана  в  нейтральной
среде не опускается ниже 10-6 моль/л.
      Катион UO2+2 представляет собой линейное образование в центре которого
находится U4+, а атомы кислорода расположены на  одинаковых  растояниях.  По
данным ионных радиусов было установлено, что связь  атома  урана  с  атомами
кислорода носит ковалентный характер.  При  ковалентной  связи  атомы  имеют
общие элкектроны, которые объясняют  высокую  прочность  соединения.  Низкую
прочность соединений шестивалентного урана объясняется тем  что  весь  заряд
сосредоточен вокруг  урана,  а  не  вокруг  кислорда.  Ионный  радиус  этого
катиона примерно равен 3 А, такой радиус значительно  затрудняет  изоморфное
вхождение  в  кристаллическую   структуру.   Следовательно   самостоятельные
минералы шестивалентного урана могут образовываться в  основном  с  крупными
анионами.  Большие  размеры  катиона  U+6   объясняют   его   накопление   в
мелкозернистых породах.

                   Распространенность урана в земной коре.

      Несмотря  на  высокий  атомный  номер  и  возможность  распада   ядер,
содержание  урана  в  земной  коре  относительно  высокое.  В  земной   коре
содержится около 2,5*10-4% урана. В коре содержание  урана  достигает  4*10-
4%, в мантии   1,2*10-6% и ядре 3*10-7%.

                  Уран в различных геологических процессах.

      Не смотря на сравнительно высокое  содержание  урана  в  магматических
горных породах он практически не  образует  промышленных  концентраций.  Как
уже отмечалось повышенные концентрации этого элемента  отмечены  в  щелочных
породах.  В  Ловозерском  массиве  установлена  следующая  примерная   схема
кристаллизации  магмы:  полевые  шпаты,   нефелин,   эгирин,   лампрофиллит,
эвдиалит,  ферсманит,  лопарит.  По  приведенной  последовательности   можно
предположить, что в  щелочных  расплавах  первыми  кристаллизуются  минералы
содержащие ионы с  меньшими  валентностями.  Причем  чем  выше  концентрация
щелочей относительно  концентрации  высоковалентных  катионов,  тем  сильнее
влияние   этих    щелочей    на    роль    высоковалентных    кватионов    в
минералообразовании.    Так    появление    титанн-цирконий-ниобий-силикатов
определяет начало вовлечение урана в магматическое  минералообразование.  На
этом этапе повышаются содержания урана  в  породообразующих  минералах.  При
повышеной щелочности относительно концентрации Al3+, Fe3+,  Ti4+,  циркон  и
торит оразоватся не могут, в  результате  проявляются  ангидридные  свойства
циркония и кристаллизуется  эвдиалит  (Na,Ca)6Zr[Si6O18](Cl,OH),  это  также
справедливо и для урана. По силе основности был составлен  ряд  определяющий
вовлечение указаных элементов в состав породообразующих минералов.
      На основе изученных  данных  уран  уличен  в  корреляционной  связи  с
относительным  содержанием  щелочей.  Эта   корреляция   не   имеет   прямой
зависимости ,а подчиняется пропорциональной связи  со  степенью  агпаитности
пород,  отражающей  соотношения  в  магматическом   расплаве   оснований   с
кислотными остатками.
      В  ураноносных  пегматитах   концентрация   редкоземельных   элементов
превышает в 50-80 раз  соответствующие  кларки.  Для  пегматитов  характерно
разделение этих элементов на две группы - церия и иттрия. Уран  чаще  связан
с группой иттрия. До 98% урана сосредоточено  в  акцессорных  и  собственных
минералах. Концентрации урана достигают  десятых  долей  процента  от  массы
пегматитовой жилы.


смотреть на рефераты похожие на "Уран"