Каталог :: Химия

Реферат: 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 UO
2(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.