Уранның боридтері, карбидтері, силицидтері, нитридтері және фосфидтері

Оңтүстік Қазақстан обылысы
Шардара ауданы
№ 16 колледж
Орындаған: Тұ-53 топ студенті Жаңбыр Айдана Байділлақызы
Жетекшісі: Айтенова Нұргул Ыдырысқызы

Уранның үш бориді белгілі - UB2 ,UB4, UB12; төртінші бориді UB-алынады деген жорамал бар, кубторлы, 1050-1250ºС –да тұрақты/324/. Диборид UB2-электродтан электрлік доғада 1000ºС –да Муассан алған, электрод металдық уран және бордың қоспасымен жасалынған. UB4-төртборид,  U3O8 және B2O3  құймасының электролизінен алынған.

UB2 –және UB4 қышқылда оңай ериді,  UB12 тұз және балқытқыш қышқылда ерімейді және қайнап тұрған концентрлі күкірт қышқылымен ақырынндап әрекеттеседі/624/, Сонымен бірге U(BH4)4 борогидриді  арасындағы  реакция  арқылы алады:

UF4+2AI( BH4) 4→U(BH4)4+2AI(BH4)F2

Бұл – жасыл кристалдар, жылтыр, балқытусыз айдалады, ол балқу температурасында (120ºС) ыдырайды.Спиртте және суда  сутек бөле отырып бор қышқылын және уран  гидроксидін бөліп ериді.

Уран карбидтері сумен ыдырайды, әр түрлі сұйық және қатты көмірсутектер түзіледі, бұл реакциялар және уран корбидтері химиялық қасиеттері әлі толық зетррелмеген. Уран карбиді ауада және ылғалмен ірекеттескенде де ыдырайды.

Фосфоридтер – UP және U3P4 - нитридтерге керісінше ауада баяу тотығады, бірақ күйдіргіш натрмен немесе патша қышқылымен лезде ыдырап кетеді.Фосфоридті металдық уранды(ұнтақ күйдегі) фосформен 600-1000ºС-да қыздыру арқылы алуға болады.

Уранның электрохимиялық қасиеттері

Уранның түрлі валентті күйі келесі тотығу-тотықсыздану  потенциялдарының шамасымен сипатталады.

Уранил-ионның тотықсыздануына немесе мырышпен  немесе басқа да электртеріс металдармен тотықсызғанда күкіртқышқылды ортада төрт валентті уран түзіледі (ерітінді жасыл түсте) және кейде  қызыл түска боялған үш валентті уран түзілуі мүмкін. Тотықсыздыну тереңдігі тотықсыздануға арнайы алынған металл қасиетіне еамесе электролиз жағдайына тәуелді: потенциял кері болған сайын, уранның (ІІІ) тотықсыздануының мөлшері көбейеді. Уранның суды ерітіндіден  металдық күйге дейін тотықсыздануы мүмкін емес.

Электролизді фтор-ионы қатысында да өткізуге болады: бұл жағдай төрт валентті  күйге дейін тотықсызданатын уран мүлдем ерімейтін фторид түзеді, фторид  қабығы электродқа  тығыз жанасады. Уранил-фторидтің UF4-ке дейін электролидтік тотықсыздануымен өндірістік масштабта  металдық уран луға қолданылытын  таза уран тетрофторид алу үшін қолданылады.Металдық уранды магний жә  не барий  фтороидінен, уран тетрофторидінен  және уран тетрофторидінен және уран оксидінен  тұратын электролитте 1200-1250ºС-да балқитын тұздардың электролизі арқылы алады. Анод-графидті тигель,  катод- балқыған уран.

Уранның тотығу-тотықсыздану реакциялары аналитикалық химиядағы сенімді жайт. Химиялық әдіс негізінде, потенциометрлік және  амперомертлік әдістерде де кең қолданады. Уранның полярографиялық  сипаттамалары көптеген зерттеушілермен қарастырылған. Уран нейтрал және әлсіз  қышқыл ерітінділерінде үш толқын береді, толқындар оның сатылы тотықсыздануына негізделген 5-,4 және 3- валентті күйге дейін (жартылай  толқын потенциалы сәйкесінше тең-0,15;-0,8;-1,06 в (қ.с.э)).

Уранның спецификалық қасиеттері

Д.И. Менделеев 1903 жылы «Химия негіздерінің VII басылымына»   жазған ескертпесінде былай деді: Уранның табиғи көздерінен  бастап уранды зерттеу көптеген ашылуларға әкелді, сондықтан мен, жаңа зерттеулар жүргізіп жатқандарға уран қосылыстарын мұқият зерттеуге кеңес беремін. Уранмен байланысты радиоактивтіліктің ашылуын, Менделеев сол кездегі физика мен химиядағы маңызды ашылу деп санады. Уранның радиоактивтілік қасиеті көптеген белгілі, зерттелген және әдебиеттерде толық айтылған.

Уранның басқа ерекше қасиеті,  оның өте үлкен  энергия мөлшерін бөлетін ядроларды бөлуге бейімділігі, бұл қасиеті тек  нейтрондар ашылғаннан кейінгі, яғни 193-1932 жылдарда белгілі болды. Нейтрон салмағы бойынша протон салмағына тең, бірақ заряды жоқ бөлшек.Сондықтан нейтрондар бөлшектерге бөлінбейді,заряд таситын бөлшектерге бөлінбейді және ядро атомына ене алады, сондықтан «сварядтың» өте күшті түрі  ядролық реакцияларда қолданылатын,яғни, атомдағы ядролар өзгеруімен байланысты реакциялар (тек сыртқы электрондар қатысады, атом ядросы өзгеріссіз қалады).

Ураннан басқа изотопы атомдық салмағы 235, уранның құрамында тек 0,7% нейтрондар әсерінен энергияны көп мөлшерде бөле отырып бөлінеді. Осындай бөлінуге зауран элементінің 94 ядросы ұшырайды, (Pu) плутоний деп аталады. Сол себептен, қазіргі уақытта уран келесі спецификалық қысиеттерге ие екені дәлелденді:

1. Радиоактивтілік.

2. U-238-дің нейтрондары жаңа, зауран элементтері түзілуіне бейімділігі.

3. U-235-тің нейтрондар әсерінен өте көп мөлшерде энергия  мөлшерін бөлуіне бейімділігі.

Қызықты жайт - уран өздігінен бөлінуге дайын. Өздігінен «спонтандық» уран бөлінуін алғаш рет  ғалымдар К.А. Петржак және Г.Н. Флеров 1990 жылы бақылады. Процестің мүмеіншілігі өте аз, уранның жартылай ыдырау периоды 4·106 жыл. (Қалыпта α-ыдырау 4,5·109 жыл), бірақ бұл процесс мүмкін және уран кендерінің ксенонмен байытуын  түсіндіреді.

Уранның минаралдары

Уран минералдарда төрт-және алты валентті ион күйінде кездеседі, алты валентті күйде ол әдетте уронил түрінде кездеседі, ол жай тұздардағы негіз немесе комплексті қосылыс түзеді, ол жай тұздардағы енгіз немесе комплексті қосылыс түзеді, әдетте ванадий,мышьяк, кремнийлі фосфор, титан, тантал және ниобий қышқылдарымен. Осындац қосылыстарда катион түрінде сілтіілік және сілтілік жер металдар, ауыр металдар бодады: қорғасын, мыс, висмут, темір, марганец. Соған байланысты уран минералдарының құрамы әр- түрлі және күрделі.

Уранның өте көп минералдары белгілі (100-ден көп).Сонымен бірге, уран басқа минералдарда - сирек жер элементтердің, титанның, цирконийдің, танталдың, ниобийдің және басқаларда да қоспа түрінде көп не аз мөлшерде кездеседі.

Сыртқы түріне байланысты ураниниттен айырмасы бар: оның сыртқы түрі металдық жылтыр және қара, күлгіндеу; уранинит сұрғұлт, жасыл, кейде сұрлау түсті болады. Минералогия шкалада екі минералдың да қаттылығы 5-6; ураниттің  меншікті салмағы 9-дан 11-ге, шайыр кені  4,5-тен  9-ға дейін.

Уранның кен орнын іздестіру мақсатында қазіргі кезде жаңа  әдістер қолдануда, мысалы, аэрорадиометриялық әдіс, әдістің негізгі ұшақ немесе тікұшақпен арнайы геофизикалық приборлар көмегімен  тау жыныстарының радиоактивтілігін анықтауға негізделген.

Технологиясы

Уран кендері құрамындағы  әртүрлілік  оларды өңдеудің әртүрлілігіне әкеп соқтырады-өткен замандағы қолмен өңдеуден флотация гравитация, магнитті сепаратцияға дейін  және радиометриялық бақылауға дейінгі әдістерге дейін.

Көптеген уран минералдары күкірт қышқылдарымен оңай ыдырайды, мысалы күрдаелі тантолониобаттар, басқа әдістар үшін содамен пісіру немесе сода ерітіндісімен сілітілендіру, мысалы карнатиттер үшін.

Соңғы жағдайда уранның суда жақсы еритін корбонатты комплекс және ерімейтін диуранат түзілуіне негізделеді.

Бірінші жұмыстарда хлоридтердің  балқымасымен көп қолданылады (80% CaCI2,20%NaCI), онда KUF4 және UF4 енгізді. Электролизді 900ºС-да жүргізеді, яғни уранның  балқу температурасынан төмен температурада,  нәтижесінде уран жұқа ұнтақ түрінде жиылады.

Бұл ұнтақ  оңай жанады, сондықтан үлкенірек уран түйіршектері алыну үшін қажет жағдайлар туғыза білу керек. Мұны тек UF4 қолдана отырып  жүзеге асырады. Сол себептен балқыманың тұтқырлығы азаяды және металдың тоқ бойынша шағымы  көбейеді.

Балқымалардың электролизі ядролық реакторға қажет өте таза металл алуға мүмкіндік береді.

Айтылған жағдайларда алынған уранның құрамында 0,03% қоспа болады, оның ішінде бордың құрамы  реактордағы уран қоспасына өте зиян, 0,0006%-0,001% нормада болады.

Аналитикалық сипаттамасы

Уран және басқа да радиоактивті элементтерді анализдеудің негізгі әдістері болып, олардың радиоактивтілік  шағылуының интенсивтілігін өлшеу. Минерал құрамындағы уранды сапалық анықтау радиохимиялық реакциялар да пайдаланылады. Уранды анықтаудың жаңа реакциялары, сілтілік ерітіндісі уранил тұзымен алтын түстес тұнба түзетін( хинальдин қышқылымен) реакциясы.

Сонымен қатар, оксихинолинмен реакциясын да айтуға болады. Сүзгіш қағазда орындалады: уран қатысында зерттелетін ерітіндімен оксихинолиннің спиртті ерітіндісі аммиак буының  әсеріне қою-қара дақ түзеді. Реакцияның сезгіштігі жоғары (1:10000) және сирек элементтер қатысында  уранды анықтауға мүмкіндік береді.

Белгілі микрохимиялық әдіс уранды алуды дұрыс тетраэдрлі натрийуранилацетат түзілуіне немесе октаэдрлік натрий  мырышуранилацетат түзілуіне негізделген.

Уранды сандық анықтауда әр-түрлі әдістер- гравиметрге, титримотрлік,колориметрлік,электрохимиялық, спектральдік  және т.б. әдістер қолданады.                                                                           

Уранды қолдану

Уранды қолдану аймақтары оның «жай» және «спецификалық» қасиеттерімен анықталады. Спрецификалық қасиеттері  ашылғанша уран шыны, фрфор және эмаль бояу ретінде  қолданылған, фотографиялық мақсатарда, фотоэлектрлік приборлар үшін, зарядты түтіктердің электродтары үшін қолданылған. Уранды болатты лигерлеу үшін қолданылды деген сөз бар.

Біздің ғасырдың алғашқы төрт онжылдығында  стастикалық мәліметтер бойырша уран кендерін  өндіру іс жүзінде сәйкес келмейді,  себебі жоғарыда айтылғандай уран кендері радий алуға шикізат болды.

Уранның спецфикалық қасиеттері оның басқа да  аудандарда қолданылуын ашты.

Уран ішкі атомдық энергия алудың негізгі көзі болып табылады.

Трансуран элементтері

VI бөлімде көрсетілгендей актинидтер тобына қазіргі кезде , актинийді қоспағанда 14 элемент кіреді. Олардың кейбіреуін практикада маңызы зор.

Практикалық маңызды элементер қатарына торий, уран және плутоний жатады.

1960 жылы келесі трансуран элементтері түгелдей белгілі болды:

93-нептуний, 94-плутоний, 95- америций, 96-кюрий, 97-берклий, 98- калифорний, 99-эйнштейний, 100-фермий, 101-менделеевий. 97, 98, 98 және 100-ші элементтер өте аз мөлшерде - «индикаторлы» алынып зерттелген , олар тек радиохимиялық әдіспен ашылды, зерттеуде осы элементтерді цитратты, лактатты және роданидті ерітінділерімен  қолдана отырып иондық алмасу әдісі маңызды орын алды.

101-элемент-менделеевий-өте аз мөлшерде алынды, бар болғаны 17 атом. Сонымен 102-ші элементтің алынуымен әр жақтың зерттеушілері айналысты  

Швеция, СССР және АҚШ бір-біріне тәуелді болған жақ. Швед зерттеушілері «нобелий» деген ат бергісі келді. 1961 жылдың көктемінде басылымынан АҚШ-та келесі 13-ші элементтің ашылғаны жарияланды. Бұл элемент калифорнийді «ауыр» иондармен, яғни гелииге қарағанда атомдық салмағы жоғары ион элементтерімен ұрғылау арқылы алды.

Жаңа элементтердің жартылай ыдырау периоды өте аз-бао жоғы 6 секунд. Ол «лоуренсий» деп аталады.

Трансуран элементтерінің  қасметтері және оларды алу  жәнезерттеу туралы мәліметтер бірқатар мақалалар мен монографияларды толық айтылды.

Әдебиеттер тізімі:

1. Ферсман А.Е. Редкие металлы. 1932, № 4-5.
2. Сажин Н.П., Меерсон Г.А. Редкие элементы в новой технике // Хим. наука и пром., 1956. Т.І, № 5.
3. Меерсон Г.А. и Зеликман А.Н. Металлургия редких металлов. Метиаллургиздат, 1954.
4. Зеликман А.Н., Самсонов Г.В., Крейн О.Е. Металлургия редких металлов. Металлургиздат, 1954.
5. Тронов В.Г. Кклад русских ученых в химию редких элементов. Изд. Знание, 1952.
6. Виноградов А.П. Геохимия редких и рассеянных химических элементов в почвах. Изд. АН СССР, 1950.

---

Әлеуметтік желілерде бөлісіңіз: