Презентация "Уран" по химии – проект, доклад

Министерство образования Чувашской Республики МОУ "Ходарская гимназия им. И. Н. Ульянова" Шумерлинского района

Работу выполнил: Великов Иван Николаевич, ученик 11г класса Руководитель: Петрова Фаина Егоровна, учитель химии

С. Ходары 2005 г. УРАН

Уран (лат. Uranium), U (читается «уран»), радиоактивный химический элемент с атомным номером 92, атомная масса 238,0289. Актиноид. Период полураспада от 2,45·105 лет до 4,51·109 лет.

Конфигурация трех внешних электронных слоев 5 s 2 p 6 d 10 f 3 6 s 2 p 6 d 17 s 2, уран относится к f-элементам. Расположен в IIIB группе в 7 периоде периодической системы элементов. В соединениях проявляет степени окисления +2, +3, +4, +5 и +6, валентности II, III, IV, V и VI. Электроотрицательность по Полингу 1,22.

История открытия

Уран был открыт в 1789 г немецким химиком М. Г. Клапротом при исследовании минерала «смоляной обманки». Назван им в честь планеты Уран, открытой У. Гершелем в 1781г. В металлическом состоянии уран получен в 1841г французским химиком Э. Пелиго. Радиоактивность урана обнаружил в 1896 г француз А. Беккерель. Первоначально урану приписывали атомную массу 116, но в 1871 Д. И. Менделеев пришел к выводу, что ее надо удвоить. После открытия элементов с атомными номерами от 90 до 103 американский химик Г. Сиборг пришел к выводу, что эти элементы (актиноиды) правильнее располагать в периодической системе в одной клетке с элементом №89 актинием. Такое расположение связано с тем, что у актиноидов происходит достройка 5 f-электоронного подуровня.

Нахождение в природе

Уран — характерный элемент для гранитного слоя и осадочной оболочки земной коры. Содержание в земной коре 2,5·10-4% по массе. В морской воде концентрация урана менее 10-9 г/л, всего в морской воде содержится от 109 до 1010 тонн урана. В свободном виде уран в земной коре не встречается. Известно около 100 минералов урана, важнейшие из них настуран U3O8, уранинит (U,Th)O2, урановая смоляная руда (содержит оксиды урана переменного состава) и тюямунит Ca[(UO2)2(VO4)2]·8H2O.

Получение

Уран получают из урановых руд, содержащих 0,05-0,5% U. Извлечение урана начинается с получения концентрата.

Руды выщелачивают растворами серной, азотной кислот или щелочью. Из полученного раствора уран извлекают в виде оксида или тетрафторида UF4, методом металлотермии: UF4+ 2Mg = 2MgF2+ U Образовавшийся уран содержит в незначительных количествах примеси бора , кадмия и некоторых других элементов, так называемых реакторных ядов. Поглощая образующиеся при работе ядерного реактора нейтроны, они делают уран непригодным для использования в качестве ядерного горючего. Чтобы избавиться от примесей, металлический уран растворяют в азотной кислоте, получая уранилнитрат UO2(NO3)2. Уранилнитрат экстрагируют из водного раствора трибутилфосфатом. Продукт очистки из экстракта снова переводят в оксид урана или в тетрафторид, из которых вновь получают металл. Часть урана получают регенерацией отработавшего в реакторе ядерного горючего. Все операции по регенерации урана проводят дистанционно.

Физические свойства

Уран — серебристо-белый блестящий металл. Металлический уран существует в трех аллотропических модификациях. До 669°C устойчива a-модификация с орторомбической решеткой. От 669°C до 776°C устойчива b-модификация с тетрагональной решеткой. До температуры плавления 1135°C устойчива g-модификация с кубической объемно-центрированной решеткой. Температура кипения 4200°C.

Химические свойства

Химическая активность металлического урана высока. На воздухе он покрывается пленкой оксида. Порошкообразный уран пирофорен, при сгорании урана и термическом разложении многих его соединений на воздухе образуется оксид урана U3O8. Если этот оксид нагревать в атмосфере водорода при температуре выше 500°C, образуется диоксид урана UO2: U3O8 + Н2 = 3UO2 + 2Н2О Взаимодействуя с галогенами, уран дает галогениды урана. Среди них гексафторид UF6 представляет собой желтое кристаллическое вещество, легко сублимирующееся даже при слабом нагревании (40-60°C) и столь же легко гидролизующееся водой. Важнейшее практическое значение имеет гексафторид урана UF6.

При взаимодействии урана с водородом образуется гидрид урана UH3, обладающий высокой химической активностью. При нагревании гидрид разлагается, образуя водород и порошкообразный уран. С углеродом уран образует три карбида UC, U2C3 и UC2. Взаимодействием урана с кремнием получены силициды U3Si, U3Si2, USi, U3Si5, USi2 и U3Si2. Получены нитриды урана (UN, UN2, U2N3) и фосфиды урана (UP, U3P4, UP2). С серой уран образует ряд сульфидов: U3S5, US, US2, US3 и U2S3. Металлический уран растворяется в HCl и HNO3, медленно реагирует с H2SO4 и H3PO4. Возникают соли, содержащие катион уранила UO22+.

В водных растворах существуют соединения урана в степенях окисления от +3 до +6. Ион U3+ в растворе неустойчив, ион U4+ стабилен в отсутствие воздуха. Ионы U3+ имеют характерную красную окраску, ионы U4+ — зеленую, ионы UO22+ — желтую. В растворах наиболее устойчивы соединения урана в степени окисления +6. Все соединения урана в растворах склонны к гидролизу и комплексообразованию, наиболее сильно — катионы U4+ и UO22+.

Физиологическое действие

В микроколичествах (10-5-10-8 %) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1%), в легких — 50%. Основные депо в организме: селезенка, почки, скелет, печень, легкие и бронхо-легочные лимфатические узлы. Содержание в органах и тканях человека и животных не превышает 10-7 гг. Уран и его соединения высокотоксичны. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе 0,015 мг/м3, для нерастворимых форм урана ПДК 0,075 мг/м3. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы.

Применение

Металлический уран и его соединения используются в основном в качестве ядерного горючего в ядерных реакторах. Малообогащенная смесь изотопов урана применяется в стационарных реакторах атомных электростанций. Продукт высокой степени обогащения — в ядерных реакторах, работающих на быстрых нейтронах. 235U является источником ядерной энергии в ядерном оружии. 238U служит источником вторичного ядерного горючего — плутония.

КОНЕЦ Заключение:

Думаю, что моя презентация вам понравилась! Можете использовать ее в учебных целях. Спасибо всем... P.S. Только не забывайте об авторских правах!!! ученик 11г класса Великов Иван