Уран

Уран (лат. Uranium) - радиоактивный химический элемент; атомный номер 92, атомная масса 238,03

В честь планеты Уран назвал немецкий химик М. Клапрот новый элемент, который он открыл в 1789 г. Но Клапрот получил лишь оксид урана, в металлическом виде его сумел получить французский химик Э. Пелиго в 1841 г. Создавая периодическую систему, Д. И. Менделеев поместил уран в самый ее конец, и долгое время элемент № 92 оставался последним элементом в периодической системе. Еще в конце XIX в. этот элемент сыграл важную роль в истории естествознания. В урановых минералах был впервые обнаружен земнрй гелий.

Изучая фосфоресценцию урановых соединений, А. Беккерель открыл явление радиоактивности.

В 1938 г. немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрасман открыли деление урана под действием медленных нейтронов. Спустя год советские физики Т.Н. Флеров и К. А. Петр-жак доказали, что ядра урана способны делиться самопроизвольно. Эти открытия положили начало эре освоения атомной энергии.

Облучая уран нейтронами, американские ученые Э. Макмиллан и Ф. Эйблсон искусственно синтезировали первый трансурановый элемент - нептуний. Тем самым в 1940 г. уран перестал быть последним элементом в периодической системе. Однако вопрос о месте в ней урана вызывал споры среди ученых. Будучи похож на молибден и вольфрам по химическим свойствам, уран может быть помещен в VIb-подгруппу периодической системы, как это и было до открытия трансурановых элементов. В соответствии же с представлениями об актиноидах, уран является членом этого семейства, хотя он имеет мало общего с соседними элементами - протактинием и нептунием.

В природе существуют три изотопа урана с массовыми числами 238, 235 и 234, причем ²³⁸U и ²³⁵U-родоначальники радиоактивных семейств. Периоды их полураспада соответственно равны 4,51 · 10⁹ лет, 7,13 · 10⁸ лет и 2,48 · 10⁵ лет.

В земной коре урана содержится около 2,5 · 10^-4% по массе, причем на долю ²³⁸U приходится 99,28% всего количества урана, а на долю ²³⁵U · 0,714%. Но именно последний изотоп играет главную роль в ядерных превращениях, происходящих под действием медленных нейтронов. Делятся только ядра ²³⁵U. При этом образуются два близких по массе осколка - ядра элементов середины периодической системы - и 2 или 3 нейтрона на каждое разделившееся ядро. Эти нейтроны захватываются другими ядрами ²³⁵U, и начинается цепная реакция деления, которая сопровождается выделением большого количества энергии.

Если этой реакцией не управлять, произойдет ядерный взрыв. Управление ядерной реакцией деления лежит в основе работы ядерных реакторов.

Деление урана

Изотоп ²³⁸U не делится под действием медленных нейтронов, а превращается в изотоп ²³⁹U. Испуская β^--частицу, он превращается в ²³⁹Np, который, в свою очередь, превращается в ²³⁹Рu. Этот изотоп плутония является превосходным ядерным горючим.

Долгое время уран применялся весьма ограниченно: его оксиды и соли использовали лишь для окраски стекол и в фотографии. Положение коренным образом изменилось, когда была открыта цепная реакция деления урана. Уран и его соединения используются в основном в качестве горючего в ядерных реакторах.