УРАН

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 приготовить французский химик Э. Пелиго в 1841 г. Разрабатывая 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 земной гелий.

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

В декабре 1938 г. немецкие ученые О. Ган и Ф. Штрасман открыли деление ядер урана под действием медленных нейтронов. В 1940 г. советские физики Г. Н. Флеров и К. А. Петржак 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 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 VIб-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.

Уран — серебристо-белый блестящий металл, плотность 19,04 г/см3, Тпл 1134° С, Ткип около 4200° С.

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; 7,13•8⁸ 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 — 0,712%. 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, сопровождающаяся выделением большого количества энергии.

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

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.

Долгое время уран применялся весьма ограниченно: его оксиды и соли использовались 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.