НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА - РЕФЕРАТЫ - Реферат: Уран

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.