Уран

Уран, U, радиоактивный химич. элемент шестой группы периодической системы (аналог хрома, молибдена и вольфрама). Ат. в 238,14; порядковое число 92 (среди всех известных элементов У. обладает наиболее высоким ат. в и порядковым числом). Данные о двух радиоактивных изотопах У. приведены ниже:

Период

Изотопы У. Символ Ат. вес полу распада

Уран I (Уран). U I (D) 238,1 4,5-109 лет

Уран II.U II 231 2*106 »

В процессе радиоактивного распада (смотрите Радиоактивность) Ш превращается через ряд менее долговечных элементов в радий (смотрите). А так как один из промежуточных элементов этого ряда превращений—UII—является изотопом исходного элемента—урана I, то практически «смешанный элемент уран» состоит всегда из UI с практически ничтожной (ок. 0,1%) примесью UII. Элементарный У. (полученный например путем восстановления окиси У. углем)—серебристобелый, не очень твердый парамагнитный металл, уд. в 18,7; 1°_ял. чистого У. ~1 850°, но она сильно снижается вследствие примесей (карбиды). Соответственно высокому ат. в У. обладает очень низкой уд. теплоемкостью—0,028. При нагревании в кислороде или в воздухе сгорает с образованием закиси-окиси U₃0₈. Непосредственно соединяется также с азотом, углеродом, галоидами, серой. В минеральных к-тах растворяется относительно легко с выделением водорода.

Как и его аналоги (молибден и вольфрам), У. существует во всех степенях валентности от 2 до 6. Самыми постоянными являются однако соединения шестивалентного У., за ними следуют четырехвадентные; соединения прочих степеней валентности менее постоянны и в силу этого большого значения не имеют. С кислородом У. образует чернобурую двуокись У. U0₂, оранжево-красную трехок и сь У. U0₃ и тяжелую (уд. в 8,3) черно-зеленую закис ь-о к и с ь У. U₃0₈ (U0₂ · 2U0₃); последняя является наиболее постоянным из окислов У. Все прочие его соединения с кислородом, как и все соединения с летучими к-тами и основаниями, при слабом прокаливании на воздухе превращаются в U₃0₈, которая однако при более высоких ί° (в вакууме уже при 600°) теряет кислород и частично превращается в U0₂. Полностью U₃0₈ и 1Ю₃ восстанавливаются до U0₂ при нагревании в токе водорода. U₃O_s встречается в природе как минерал—урановая смолка.

Трехок и сь У. U0₃ получается при осторожном нагревании соединений шестивалентного У. с летучими к-тами и основаниями. Обладает амфотерными свойствами: образует соли и с кислотами и с основаниями. С основаниями U0₃ образует простые у р а н а т ы Me^UOj или более постоянные ’диурана-т ы M^Ie₂U₂0₇ (аналогичные дихроматам). Все уранаты, в том числе и щелочные, практически нерастворимы в воде. Уранат натрия Na₂U₂0₇ · 6U₂0 осаждается в виде красивого желтого осадка при добавлении едкого натра к растворам солей уранила (смотрите ниже); при нагревании обезвоживается; применяется как краска для живописи. Уранат аммония (NH₄)₂U₂0₇, также яркожелтый, получается аналогично путем осаждения аммиаком. Легко растворяется в растворах углекислого аммония; при упаривании таких растворов кристаллизуется углекислый урани л-а м м о-н и и (ПН₄)₄и0₂(С0з)з 2Н₂0. Аналогичные соли образуются и из щелочных уранатов. В этих соединениях У. входит в состав двухвалентного положительного радикала уранила UO₂. Соли уранила обнаруживают большую склонность к образованию двойных и комплексных соединений. Большинство солей уранила, окрашенных обычно в желтый цвет с зеленой флуоресценцией, хорошо кристаллизуется. Важнейшая из них, азотнокислый уранил U0₂(N0₃)₂ · 6Н₂0, получается (в результате окисления) при растворении всех окислов У. в азотной к-те. Хорошо растворяется в воде (при 21° 127 ч. в 100 ч. воды), е и эфире. На влажном воздухе расплывается. Плавится при 59,5°. Является обычно исходным продуктом для производства всех остальных соединений У. Уксуснокислый у р а н и л U0₂(CH₃ СОО)₂ · 2Н₂0 получается путем растворения U0₃ в уксусной к-те. При 110° обезвоживается, при 275° разлагается с образованием U0₃. В воде растворяется легко: при 15° 7,7 ч. дигидрата в 100 ч. воды. Легко образует двойные очень хорошо кристаллизующиеся соли с уксуснокислыми щелочами, например NaU0₂(CH₃-COO)₃. Хло.р.исты и уранил U0₂C1₂ получается при воздействии хлора на U0₂ или же при растворении U0₃ в соляной к-те. В последнем случае кристаллизуется в виде тригидрата. Легко образует двойные соли типа Ме^иОаСЩ Сернокислый уранил U0₂S0₄ · ЗН₂0 образуется при нагревании азотнокислого уранила с серной к-той. Обезвоживается при 175°. При 16° 100 ч. воды растворяют 17,5 ч. соли. С сернокислыми щелочами образует двойные соли типов Mei₂U0₂(S0₄)₂ · 2Н₂0 и МеДГО., (S0₄)₃. Сульфид уранила U0₂S получается в виде бурого осадка при осаждении солей уранила сернистым аммонием.

Двуокись У. U0₂ получается в виде бурого порошка уд. в 11,0 при нагревании U0₃или U₃0₈ в токе водорода. Плавится при 2 176°. В минеральных к-тах медленно растворяется с образованием соответствующих солей четырехвалентного У. (азотная к-та растворяет быстро с окислением до UO"). Почти все они зеленого цвета и легко растворимы в воде (за исключением оксалата). Щелочи осаждают из их растворов красно-бурый гидрат двуокиси У. Соли четырехвалентного У. могут быть также получены из солей уранила путем восстановления, например водородом in statu nascendi. Соли четырехвалентного У. очень непостоянны, легко гидролизуются и легко окисляются на воздухе. Особый интерес представляет оксалат У., кристаллизующийся в темнозеленых призмах, нерастворимый в воде, но растворимый в оксалатах щелочей с образованием двойных солей, очень характерно окрашенных; так например, двойная соль с калием K₄U(C₂0₄)₄· • 5Н₃0—серого цвета; двойная соль с барием

Ba₂U(C₂0₄)₄ · 6H₂0—красно-фиолетового цвета. При добавлении перекиси водорода к растворам солей уранила выпадает осадок так называемым надурановой кислоты U0₄ 2Н₂0, образующей с щелочами соли, надуранаты, наир. (К₂0₂)₂1Ю₄ · ЮН₂0. Все растворимые соединения У. сильно ядовиты.

Распространение У. в земной коре определяется цифрой 2 · 10^-5. Специфич. урановые минералы являются сырьем для добычи радия (смотрите). Незначительные количества У. входят часто в состав ториевых (смотрите Торий) и редкоземельных (например самарскита, см. Редкие земли) минералов. Для извлечения У. из руд пользуются чаще всего тем обстоятельством, что щелочи осаждают из содержащих У. растворов щелочные уранаты вместе с гидроокисями тяжелых металлов. При последующей обработке этого смешанного осадка раствором углекислого аммония щелочные уранатыраство-ряются с образованием двойных карбонатов щелочей и уранила, которые потом м. б. очищены кристаллизацией. Соединения У. являются в настоящее время побочными продуктами при добыче радия, и масштабы их производства определяются масштабами его добычи. Элементарный уран практич. применений не имеет. Соединения У. применяются для окрашивания стекла, к-рому они придают красивую желто-зеленую флуоресценцию; также как краски для живописи по фарфору и для керамич. глазурей и эмалей (окрашивают в цвета: желтый, бурый, зеленый, черный, в зависимости от степени окисления). Некоторые соединения У. светочувствительны. В фотографии широко применяется азотнокислый уранил для усиления негативов и окрашивания позитивов в бурый цвет. Карбид У. применяется иногда в качестве катализатора при синтезе аммиака (смотрите Катализ в т е х н и к е). Уксуснокислый уранил—один из наиболее распространенных реактивов в микрохимическом анализе.

Лит.: Башилов И., Технология радиоактивных руд, Л., 1927; Шеллер В. иПоуэллА., Анализ минералов и руд, содержащих редкие элементы, Л., 1928; см. также Радий и Радиоактивность. Е. Кронман.