Уран - скачати безкоштовно
Химия

Уран — скачати безкоштовно


Завантажити реферат: Уран

Зміст реферату

1. Хімічні властивості чотирьох та шести валентного урану.

2. Поширеність урану у земній корі.

2.1 Уран та магматичні гірські породи.

2.2 Уран у метаморфічних гірських породах.

2.3 Уран в осадових породах.

3. Ізоморфізм Урану.

1. Хімічні властивості чотирьох та шести валентного урану.

Уран -білий метал щільністю 18,3 г/см, що плавиться при температурі 1133 градуси. Метал досить активний – при слабкому нагріванні він загоряється у присутності повітря. Він легко з’єднується з сіркою та галогенами, витісняє водень із розведених кислот, з утворенням солей чотиривалентного урану, а у дуже подрібненому вигляді витісняє водень із води.

Урановий ангідрит має характер амфотерного оксиду, який при розчиненні в кислотах утворює солі, де роль металу грає іон (UO^), а при розчиненні в лугах утворює кислотні залишки у вигляді комплексних сполук. У хімічних сполуках уран може бути в чотирьох валентних станах U3+, U4+,U5+,U6+.U3+ у природних умовах не існує і може бути отриманий тільки в лабораторії. З’єднання пятивалентного урану переважно не стійкі і легко розкладаються на з’єднання чотирьох і шестивалентного урану.

2UCl5= UCl4+UCl6

У водних розчинах U5+ знаходять у вигляді комплексного іона (UO2)+. У лужному середовищі стійкість іона зростає.

Найбільш стійкими іонами в природних умовах є чотири та шість валентний уран. Іони чотиривалентного урану стійкі у відновлювальній обстановці. Вони виходять шляхом втрати двох електронів з s рівня 7-го рівня d-підрівня 6-го рівня і f-підрівня 5-го рівня при цьому утворюється іони із зовнішнім восьми електронним рівнем аналогічним з благородними газами що характерно для літофільних елементів. Це пояснює їхню високу хімічну активність по відношенню до кисню і саму поляризаційну здатність.

Відомо, що кислотні або лужні властивості елементів залежать від відношення валентності до іонного радіусу. Оцінку кислотних властивостей зручно робити за діаграмою Картледжа. Тут можна також оцінити елементи здатні виробляти ізоморфні заміщення за умови подібної електронної структури. Зі схеми видно, що в сильнолужних розчинах U4+ може виявляти ангідридні властивості, але в нейтральних та слабокислих активно реагує з іонами гідроксилу, а гідроксил чотиривалентного урану погано розчиняється у воді. Для U(OH)4 розчинність становить 5,2*10-12 моль/л, що у 1000 разів нижче розчинності гідроксиду алюмінію.

На відміну від чотиривалентного урану шестивалентний уран бере активнішу участь у геологічних процесах.

Для UО2(OH)2 розчинність становить 3.5*10-9 моль/л.

Константа дисоціації дорівнює 2 * 10-22. У неітральному середовищі концентрація іонів уранила дорівнює 10-8 моль/л і лише у кислих розчинах рН=4 вона підвищується до 10-2 моль/л. Враховуючи, що в розчині можуть бути присутніми, як продукти гідролізу, іони UO2(OH)+, загальна концентрація іонів урану в нейтральному середовищі не опускається нижче 10-6 моль/л.

Катіон UO2+2 являє собою лінійну освіту в центрі якої знаходиться U4+, А атоми кисню розташовані на однакових відстанях. За даними іонних радіусів було встановлено, що зв’язок атома урану з атомами кисню має ковалентний характер. При ковалентному зв’язку атоми мають загальні елкектрони, які пояснюють високу міцність сполуки. Низька міцність сполук шестивалентного урану пояснюється тим, що весь заряд зосереджений навколо урану, а не навколо кисню. Іонний радіус цього катіону приблизно дорівнює 3 А, такий радіус значно ускладнює ізоморфне входження кристалічну структуру. Отже, самостійні мінерали шестивалентного урану можуть утворюватися в основному з великими аніонами. Великі розміри катіону U+6 пояснюють його накопичення у дрібнозернистих породах.

2. Поширеність урану у земній корі.

Незважаючи на високий атомний номер та можливість розпаду ядер, вміст урану в земній корі відносно високий. У земній корі міститься близько 2.5 * 10-4% урану. У корі вміст урану досягає 4*10-4%, у мантії 1.2*10-6% та ядрі 3*10-7%.

2.1 Уран та магматичні гірські породи.

Кларк урану сильно змінюється в залежності від складу магматичних гірських порід.. Найбільше значення КК=14 у лужних та ультра лужних гірських породах. Кларк урану прямо пропорційно залежить від агпаїтності гірських порід. Такі найвищі змісти відзначаються в агпаїтових нефелінових сієнітах Ловозерського масиву. Причому уран більше концентрується у акцесорних мінералах інрузивних порід. При лужно-кремнистому метасоматозі гранітних інтрузій часто відбувається дифузійний перерозподіл урану із вилученням його з кристалічних ґрат акцесорних мінералів. В ефузійних породах до 90% урану знаходиться у склоподібній масі.

На сьогоднішній день магматичні рудопрояви промислового значення не мають.

2.2 Уран у метаморфічних гірських породах.

У метаморфічних породах вміст урану зазвичай нижче кларку. Найбільш високими отриманнями урану характеризуються вуглецеві кремністі сланці і багаті калієм різні гнейси.

При метаморфізмі полевошпат-кварцових порід відбувається міграція урану від центру до периферії товщі.

Істотну зміну вмісту урану викликають процеси ультраметаморфізму та гранітизації. Особливо значне збагачення ураном відбувається при лужно-кремнистому метасоматозі.

2.3 Уран в осадових породах.

Накопичення урану в осадових породах Безумовно відбувається дуже рівномірно, через що виділяють ряд геохімічних комплексів.

Для грубих теригенних опадів кларки концентрації близькі до одиниці. У дрібнозернистих породах кларки урану значно підвищуються. Сильно впливає вміст урану в осадових породах органічна речовина, проте чіткого зв’язку немає. Низький вміст урану характерний для вапняків і мергелів, виняток становлять бітумінозні різновиди цих порід. Найнижчі вмісту урану відзначені в ангідритах та кам’яних солях.

Вивчення геохімії живої речовини показує, що організми концентрують уран. Однак організми, що віджили свій термін, на різних стадіях діагенезу здатні накопичувати радіоактивний елемент до промислових концентрацій. Що вони роблять за наявності вод з окислювальною обстановкою, яка сприяє міграції урану. У цих породах накопичення урану пов’язані з накладеними процесами.

Водночас поширені імовірно первинно ураноносні вуглецево-кремнисті та вуглецево-глинисті сланці. Максимальні вмісту урану сягають 0.03%. Збагачені прошарки складені вуглецевими сланцями збагачені піритом та фосфоритами. У не метаморфізованих кутових сланцях первинних уранових мінералів не виявлено. Як збагачувані ураном виділяють фосфорити, в яких вміст урану зростає з підвищенням вмісту фосфору. Фосфати часто представлені франколітом (Са5(PO4,CO3)3F. Імовірно, чотиривалентний уран ізоморфно заміщає в ньому кальцій. Однак є експериментальні дані, що говорить про значну сорбцію, мабуть уранила, фосфатною речовиною.

3. Ізоморфізм Урану.

Ізоморфізм це — процес при якому один іон замінює інший.

Це можливо коли:

1 коливання іонних радіусів не перевищує понад 15% за нормальних температур.

2 Поляризація цих іонів має бути однаковою.

В ізоморфізмі з ураном викрито Th4+, Ce4+, Zr4+,Hf4+,TR3+,Y3+, Sc3+, Ca2+. Причому UO2-ThO2-Ceo2
здатні заміщати один одного в необмежених кількостях. В ізоморфізмі, очевидно, може брати участь лише чотиривалентний уран, тому що в іонів шестивалентного урану занадто великий іонний радіус, а через високу активність металевого урану в природі не виявлено.

Уран у різних геологічних процесах.

Незважаючи на порівняно високий вміст урану в магматичних гірських породах, він практично не утворює промислових концентрацій. Як зазначалося підвищені концентрації цього елемента зазначені в лужних породах. У Ловозерському масиві встановлено наступну приблизну схему кристалізації магми: польові шпати, нефелін, егірін, лампрофіліт, евдіаліт, ферсманіт, лопарит. За наведеною послідовністю можна припустити, що в лужних розплавах першими кристалізуються мінерали, що містять іони з меншими валентностями. Причому чим вища концентрація лугів щодо концентрації високо валентних катіонів, тим сильніший вплив цих лугів на роль високо валентних катіонів у мінералоутворенні. Так поява титан-цирконій-ніобій-силікатів визначає початок залучення урану до магматичного мінералоутворення. На цьому етапі підвищуються вміст урану в породоутворюючих мінералах. При підвищеній лужності щодо концентрації Al3+, Fe3+, Ti4+, циркон і торит отворяться не можуть, в результаті виявляються ангідридні властивості цирконію і кристалізується евдіаліт (Na, Ca) 6Zr[Si6O18](Cl,OH), це також справедливо і для урану. За силою основності було складено ряд визначальний залучення зазначених елементів до складу породоутворюючих мінералів.

На основі вивчених даних уран викритий у кореляційному зв’язку з відносним вмістом лугів. Ця кореляція немає прямої залежності ,а підпорядковується пропорційної зв’язку зі ступенем агпаитності порід, що відбиває співвідношення в магматичному розплаві підстав із кислотними залишками.

В ураноносних пегматитах концентрація рідкісноземельних елементів перевищує в 50-80 разів відповідні кларки. Уран частіше пов’язаний із групою ітрію. До 98% урану зосереджено в акцесорних та власних мінералах. Концентрації урану досягають десятих часток відсотка від маси пегматитової жили.

Геохімія урану у екзогенних процесах.

Хімічне вивітрювання має найбільший вплив на розподіл урану в осадових породах. Ці процеси пов’язані зі зміною валентного стану урану під впливом кисневмісних вод. Так як ці води можуть мати потенціал до 600 мВ, вони легко переводять чотиривалентний уран легко розчинний шестивалентний.

Для урану та інших елементів виділено ряд геохімічних бар’єрів — ділянок різкої зміни міграційної здатності, окислювальний, відновний сірководневий, відновлювальний гелей, лужний, кислий, випарний, сорбційний.

Як встановлено в поверхневих водах, уран переходить через наявність кисню в шестивалентну форму, яка легко переноситься водними потоками. Для осадження урану необхідне відновне середовище, яке характерне для придонних частин океанів або досить великих глибин. На межі де окислювальна обстановка змінюється відновлювальної виходить геохімічний бар’єр уздовж якого починається осадження чотиривалентного урану.

Істотну роль у накопиченні урану відіграють процеси адсорбції, які пов’язують іон UO2+2

© Реферат плюс



Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *