Uraan on kõige külmem planeet. Planeedi omadused ja omadused

Planeetide värvus sõltub suuresti ainete koostisest, millest see koosneb. Seetõttu näevad planeedid teistsugused välja. Pidev uurimine kosmosevaldkonnas võimaldab saada uusi andmeid Päikesesüsteemi planeetide värvuse kohta. Otsitakse kosmilisi kehasid väljaspool selle piire.

Päikesesüsteem on kõige värvikam

Päikesesüsteemis pole palju planeete. Mõned neist arvutasid füüsikud ja matemaatikud välja juba enne kaasaegsete teleskoopide tulekut. Ja järgnev astronoomilise teaduse ja tehnoloogia areng võimaldas eristada ja tuvastada Päikesesüsteemi planeetide värve.

Niisiis, järjekorras:

• Merkuur on hall planeet. Värvuse määrab atmosfääri ja vee puudumine, esineb ainult kivi.
• Järgmiseks tuleb planeet Veenus. Selle värvus on kollakasvalge, planeeti ümbritsevate pilvede värv. Pilved on vesinikkloriidhappe aurude saadus.
• Maa on sinine, helesinine planeet, mis on kaetud valgete pilvedega. Planeedi värvi määrab suuresti selle veekate.
• "Punane planeet" on Marsi tuntud nimi. See on tegelikult punakasoranž. Rohke rauasisaldusega kõrbemulla värvus.
• Suur vedel pall - Jupiter. Selle põhivärv on oranžikaskollane koos värviliste triipudega. Värvid moodustuvad ammoniaagi ja ammooniumgaaside pilvedest.
• Saturn on kahvatukollane, ka värvi moodustavad ammoniaagipilved, ammoniaagipilvede all on vedel vesinik.
• Uraani värvus on helesinine, kuid erinevalt Maast moodustavad selle värvi metaanipilved.
• Planeet Neptuun on rohelist värvi, kuigi tõenäolisem on see sinise varjundiga, kuna Neptuun on Uraani kaksik ja planeedi Neptuun värvuse määrab metaanipilvede olemasolu ning selle pind on kauguse tõttu tumedam. Päikesest.
• Pluuto on pinnal oleva määrdunud metaanijää tõttu helepruuni värvi.

Kas on veel planeete?

Astroloogid ja astrofüüsikud on eksoplaneete otsinud ja avastanud palju aastakümneid. Nii nimetatakse planeete, mis asuvad väljaspool päikesesüsteemi. Sellele aitavad aktiivselt kaasa Maa orbiidile paigutatud teleskoobid, mis pildistavad ja püüavad anda täpset ettekujutust, mis värvi planeedid veel eksisteerivad. Nende tööde põhieesmärk on leida kosmosevaikuses Maaga sarnane asustatud planeet.

Otsinguparameetrites on põhikriteeriumiks planeedi kuma, õigemini selle kuma peegeldus tähelt Maa kujutisel. Valge-sinine värv pole ainus toon. Teadlaste hinnangul võib elamiskõlblik olla ka punase spektrikiirgusega planeet. Suurema osa Maa peegeldus veepinnalt on valge-sinine helk ja taimestikuga mandri peegeldus on punaka varjundiga.

Seni on avastatud eksoplaneedid oma omadustelt väga sarnased Jupiteriga.

Avastus planeedi mastaabis. Seda võib teadlaste poolt nimetada Uraani avastamiseks. Planeet avastati 1781. aastal.

Selle avastus sai põhjuseks nimetada üks neist perioodilisuse tabeli elemendid. Uraan metall eraldati vaigusegust 1789. aastal.

Hüpe uue planeedi ümber ei olnud veel vaibunud, mistõttu tekkis pinnale idee anda uuele ainele nimi.

18. sajandi lõpus puudus radioaktiivsuse mõiste. Vahepeal on see maapealse uraani peamine omadus.

Temaga koos töötanud teadlased puutusid kiirgusega kokku, teadmata. Kes oli teerajaja ja millised muud elemendi omadused on, räägime edasi.

Uraani omadused

Uraan - element, mille avastas Martin Klaproth. Ta sulatas vaigu söövitava ainega. Sulandprodukt oli mittetäielikult lahustuv.

Klaproth mõistis, et oletatavad , ja ei esine mineraali koostises. Seejärel lahustas teadlane segu .

Rohelised kuusnurgad kukkusid lahusest välja. Keemik paljastas need kollase vere ehk kaaliumheksatsüanoferraadiga.

Lahusest sadenes välja pruun sade. Klaproth redutseeris selle oksiidi linaseemneõli, kaltsineeritud. Tulemuseks oli pulber.

Pidin seda juba pruuniga segades kaltsineerima. Paagutatud massist leiti uue metalli terakesi.

Hiljem selgus, et ei olnud puhas uraan ja selle dioksiidi. Element saadi eraldi alles 60 aastat hiljem, 1841. aastal. Ja veel 55 aastat hiljem avastas Antoine Becquerel radioaktiivsuse nähtuse.

Uraani radioaktiivsus elemendi tuuma võime tõttu püüda kinni neutroneid ja fragmente. Samal ajal vabaneb muljetavaldav energia.

Selle määravad kiirguse ja fragmentide kineetilised andmed. Võimalik on tagada tuumade pidev lõhustumine.

Ahelreaktsioon algab loodusliku uraani rikastamisega selle 235. isotoobiga. See pole nagu metallile lisatud.

Vastupidi, madala radioaktiivse ja ebaefektiivse 238. nukliid, samuti 234. nukliid eemaldatakse maagist.

Nende segu nimetatakse vaesestatud ja ülejäänud uraani nimetatakse rikastatuks. See on täpselt see, mida töösturid vajavad. Kuid me räägime sellest eraldi peatükis.

Uraan kiirgab, nii alfa- kui beetaversioon gammakiirgusega. Need avastati, nähes metalli mõju musta mähitud fotoplaadil.

Sai selgeks, et uus element kiirgab midagi. Sel ajal, kui Curie’d uurisid, mida täpselt, sai Maria kiiritusdoosi, mis põhjustas keemikul verevähi, millesse naine 1934. aastal suri.

Beetakiirgus võib hävitada mitte ainult Inimkeha, aga ka metall ise. Mis element moodustub uraanist? Vastus: - brevy.

Muidu nimetatakse seda protaktiinumiks. Avastati 1913. aastal, just uraani uurimise käigus.

Viimane muutub breviumiks ilma välismõjude ja reaktiivideta, ainult beetalagunemisest.

Väliselt uraan – keemiline element- metallilise läikega värvid.

Nii näevad välja kõik aktiniidid, mille hulka kuulub aine 92. Grupp algab numbriga 90 ja lõpeb numbriga 103.

Seisab nimekirja tipus radioaktiivne element uraan, avaldub oksüdeeriva ainena. Oksüdatsiooniastmed võivad olla 2., 3., 4., 5., 6.

See tähendab, et 92. metall on keemiliselt aktiivne. Kui jahvatate uraani pulbriks, süttib see õhu käes spontaanselt.

Tavalisel kujul oksüdeerub aine kokkupuutel hapnikuga, kaetakse sillerdava kilega.

Kui tõstate temperatuuri 1000 kraadini Celsiuse järgi, chem. uraani elementühendust looma . Moodustub metallnitriid. See aine on kollase värvusega.

Viska see vette ja see lahustub nagu puhas uraan. Kõik happed söövitavad seda ka. Element tõrjub vesinikku orgaanilistest elementidest välja.

Uraan lükkab selle ka välja soolalahused, , , , . Kui sellist lahust raputada, hakkavad 92. metalli osakesed hõõguma.

Uraani soolad ebastabiilsed, lagunevad valguse käes või orgaanilise aine juuresolekul.

Element on vahest ainult leeliste suhtes ükskõikne. Metall nendega ei reageeri.

Uraani avastamine on üliraske elemendi avastamine. Selle mass võimaldab isoleerida maagist metalli või täpsemalt koos sellega mineraale.

Piisab selle purustamisest ja vette valamisest. Uraaniosakesed settivad kõigepealt. Siin algab metalli kaevandamine. Üksikasjad järgmises peatükis.

Uraani kaevandamine

Pärast tugeva sette saamist leostavad töösturid kontsentraadi. Eesmärk on muuta uraan lahuseks. Kasutatakse väävelhapet.

Erand tehakse tõrva puhul. See mineraal ei lahustu happes, seetõttu kasutatakse leeliseid. Raskuste saladus peitub uraani 4-valentses olekus.

Happega leostumine ei tööta ka koos,. Nendes mineraalides on 92. metall samuti 4-valentne.

Seda töödeldakse hüdroksiidiga, mida tuntakse seebikivina. Muudel juhtudel on hapniku puhastamine hea. Väävelhapet ei ole vaja eraldi varuda.

Piisab maagi kuumutamisest sulfiidmineraalidega 150 kraadini ja hapnikuvoolu suunamisest sellele. See viib happe moodustumiseni, mis uhub minema Uraan.

Keemiline element ja selle rakendamine seotud metalli puhaste vormidega. Lisandite eemaldamiseks kasutatakse sorptsiooni.

See viiakse läbi ioonvahetusvaikudel. Samuti sobib ekstraheerimine orgaaniliste lahustitega.

Jääb üle vaid lisada lahusele leelist ammooniumuranaatide sadestamiseks, lahustada need lämmastikhappes ja allutada sellele.

Tulemuseks on 92. elemendi oksiidid. Neid kuumutatakse 800 kraadini ja redutseeritakse vesinikuga.

Lõplik oksiid muundatakse uraanfluoriid, millest kaltsiumtermilise redutseerimise teel saadakse puhast metalli. , nagu näete, pole see lihtne. Miks nii kõvasti pingutada?

Uraani rakendused

92. metall on tuumareaktorite põhikütus. Statsionaarsetele sobib lahja segu, elektrijaamades kasutatakse rikastatud elementi.

235. isotoop on ka tuumarelvade aluseks. Sekundaarset tuumakütust saab ka metallist 92.

Siin tasub esitada küsimus, milliseks elemendiks uraan muundub?. Oma 238. isotoobist on veel üks radioaktiivne üliraske aine.

Päris 238. kohal uraan suurepärane pool elu, kestab 4,5 miljardit aastat. Selline pikaajaline hävitamine toob kaasa madala energiaintensiivsuse.

Kui arvestada uraaniühendite kasutamist, on selle oksiidid kasulikud. Neid kasutatakse klaasitööstuses.

Oksiidid toimivad värvainetena. Võib saada kahvatukollasest kuni tumeroheliseni. Materjal fluorestseerub ultraviolettkiirte toimel.

Seda omadust ei kasutata mitte ainult klaasides, vaid ka uraaniglasuurides. Uraanioksiidide sisaldus neis on vahemikus 0,3–6%.

Tänu sellele on taust ohutu ega ületa 30 mikronit tunnis. Foto uraanielementidest, õigemini, tema osalusega tooted on väga värvikad. Klaasi ja nõude sära köidab pilku.

Uraani hind

Kilogrammi rikastamata uraanoksiidi eest annavad nad umbes 150 dollarit. Tippväärtusi täheldati 2007. aastal.

Siis ulatus kilohind 300 dollarini. Uraanimaakide arendamine jääb kasumlikuks ka 90-100 tavaühiku hinnaga.

Kes avastas elemendi uraan, ei teadnud, milles tema reservid on maakoor. Nüüd on need üle loetud.

Kasumliku tootmishinnaga suured maardlad ammenduvad 2030. aastaks.

Kui uusi maardlaid ei avastata või metallile alternatiive ei leita, tõuseb selle maksumus.

See nimi on uskumatu huvitav planeet saadi Rooma jumala Saturni isa auks. Just Uraanist sai esimene planeet, mis avastati kaasaegne ajalugu. Kuid algul klassifitseeriti see planeet 1781. aastal komeediks ja alles hilisemad astronoomide vaatlused tõestasid, et Uraan on tõeline planeet. Meie ülevaade sisaldab huvitavaid ja huvitavaid fakte Päikesest seitsmenda planeedi kohta, kus suvi kestab 42 aastat.

1. Seitsmes planeet

Uraan on Päikesest kauguse poolest seitsmes planeet, mis on Päikesesüsteemis suuruselt kolmas ja massilt neljas. See pole palja silmaga nähtav, mistõttu oli Uraan esimene planeet, mis avastati teleskoobi abil.

2. Uraan avastati 1781. aastal

Uraani avastas ametlikult Sir William Herschel 1781. aastal. Planeedi nimi pärineb Vana-Kreeka jumalusest Uraanist, kelle pojad olid hiiglased ja titaanid.

3. Liiga, liiga pleekinud...

Uraan on liiga nõrk, et seda ilma erivarustuseta näha. Algul arvas Herschel, et tegu on komeediga, kuid paar aastat hiljem kinnitati, et tegu on siiski planeediga.

4. Planeet asub "küljel"

Planeet pöörleb sisse vastupidine suund, Maa ja enamiku teiste planeetide vastas. Kuna Uraani pöörlemistelg paikneb ebatavaliselt (planeet asub Päikese pöörlemistasandi suhtes "küljel", siis üks planeedi poolustest on peaaegu veerand aastast täielikus pimeduses.

5. Väikseim "hiiglastest"

Uraan on neljast "hiiglasest" väikseim (nende hulka kuuluvad ka Jupiter, Saturn ja Neptuun), kuid see on mitu korda rohkem kui Maa. Uraani ekvatoriaalne läbimõõt on 47 150 km, Maa läbimõõt on 12 760 km.

6. Vesiniku ja heeliumi atmosfäär

Nagu teisedki gaasihiiglased, koosneb Uraani atmosfäär vesinikust ja heeliumist. Selle all on jäine vahevöö, mis ümbritseb kivi- ja jääsüdamikku (sellepärast nimetatakse Uraani sageli "jäähiiglaseks"). Uraani pilved koosnevad vee, ammoniaagi ja metaani kristallidest, mis annavad planeedile kahvatusinise värvi.

7. Uraan aitas Neptuuniga

Alates Uraani esmaavastamisest on teadlased märganud, et planeet kaldub oma orbiidi teatud punktides kaugemale kosmosesse. Üheksateistkümnendal sajandil väitsid mõned astronoomid, et selle külgetõmbe põhjuseks on teise planeedi gravitatsioon. Uraani vaatlustel põhinevaid matemaatilisi arvutusi tehes määrasid kaks astronoomi Adams ja Le Verrier teise planeedi asukoha. Selgus, et see on Neptuun, mis asub Uraanist 10,9 astronoomilise ühiku kaugusel.

8. 19,2 astronoomilist ühikut

Päikesesüsteemi kaugusi mõõdetakse astronoomilistes ühikutes (AU). Maa kaugust Päikesest võeti üheks astronoomiliseks ühikuks. Uraan asub 19,2 AU kaugusel. päikese käest.

9. Planeedi sisesoojus

Üks veel hämmastav fakt Uraani kohta on see, et planeedi sisesoojus on väiksem kui teistel päikesesüsteemi hiidplaneetidel. Selle põhjus on teadmata.

10. Igavene metaani hägu

Uraani ülemine atmosfäär on pidev metaani udu. Ta peidab pilvedes möllavaid torme.

11. Kaks välist ja üksteist sisemist

Uraanil on kaks komplekti väga õhukesi tumedaid rõngaid. Osakesed, millest rõngad moodustavad, on väga väikesed: liivatera suurusest kuni väikeste veeristeni. Seal on üksteist sisemist rõngast ja kaks välimist rõngast, millest esimene avastati 1977. aastal, kui Uraan möödus tähe eest ja astronoomid said planeeti Hubble'i teleskoobi abil jälgida.

12. Titania, Oberon, Miranda, Ariel

Uraanil on kokku kakskümmend seitse kuud, millest enamik said nime Shakespeare'i "Suveöö unenäo" tegelaste järgi. Viis peamist kuud on nimega Titania, Oberon, Miranda, Ariel ja Umbriel.

13. Miranda jääkanjonid ja terrassid

Uraani kõige huvitavam satelliit on Miranda. Sellel on jääkanjonid, terrassid ja muud kummalise välimusega pinnad.

14. Madalaim temperatuur päikesesüsteemis

Uraan registreeris Päikesesüsteemi planeetide madalaima temperatuuri – miinus 224 ° C. Kuigi Neptuunil selliseid temperatuure ei täheldatud, on see planeet keskmiselt külmem.

15. Revolutsiooni periood ümber Päikese

Aasta Uraanil (s.o pöördeperiood ümber Päikese) kestab 84 Maa aastat. Umbes 42 aastat on iga selle poolus olnud otsese all päikesekiired, ja ülejäänud aja jääb täielikku pimedusse.

Kõigile, keda huvitab maavälise teema, oleme kogunud.

Uraan on aktiniidide perekonna keemiline element aatomnumbriga 92. See on kõige olulisem tuumakütus. Selle kontsentratsioon maakoores on umbes 2 miljondikosa. Oluliste uraanimineraalide hulka kuuluvad uraanioksiid (U 3 O 8), uraniniit (UO 2), karnotiit (kaaliumuranüülvanadaat), oteniit (kaaliumuranüülfosfaat) ja torberniit (veevaba vask-uranüülfosfaat). Need ja teised uraanimaagid on tuumakütuse allikad ja sisaldavad palju kordi rohkem energiat kui kõik teadaolevad taaskasutatavad fossiilkütuste maardlad. 1 kg uraani 92 U annab sama energia kui 3 miljonit kg kivisütt.

Avastamise ajalugu

Keemiline element uraan on hõbevalge värvusega tihe kõva metall. See on plastiline, tempermalmist ja poleeritav. Õhus metall oksüdeerub ja purustamisel süttib. Juhib suhteliselt halvasti elektrit. Uraani elektrooniline valem on 7s2 6d1 5f3.

Kuigi elemendi avastas 1789. aastal saksa keemik Martin Heinrich Klaproth, kes andis sellele nime hiljuti avastatud planeedi Uraani järgi, eraldas metalli enda 1841. aastal prantsuse keemik Eugene-Melchior Peligot uraantetrakloriidist (UCl 4) redutseerimise teel. kaalium.

Radioaktiivsus

Loomine perioodilisustabel Vene keemik Dmitri Mendelejev keskendus 1869. aastal uraanile kui kõige raskemale teadaolevale elemendile, milleks see jäi kuni neptuuniumi avastamiseni 1940. aastal. 1896. aastal avastas prantsuse füüsik Henri Becquerel selles radioaktiivsuse fenomeni. Seda omadust leiti hiljem paljudes teistes ainetes. Praeguseks on teada, et uraan, mis on kõigis oma isotoopides radioaktiivne, koosneb 238 U (99,27%, poolestusaeg - 4 510 000 000 aastat), 235 U (0,72%, poolestusaeg - 713 000 000 aastat) ja 234 U (0,006) segust. %, poolestusaeg - 247 000 aastat). See võimaldab näiteks määrata kivimite ja mineraalide vanust, et uurida geoloogilisi protsesse ja Maa vanust. Selleks mõõdavad nad plii kogust, mis on uraani radioaktiivse lagunemise lõpp-produkt. Sel juhul on 238 U algelement ja 234 U on üks korrutistest. 235 U tekitab aktiiniumi lagunemisrea.

Ahelreaktsiooni avastamine

Keemiline element uraan sai laialdase huvi ja intensiivse uurimise objektiks pärast seda, kui Saksa keemikud Otto Hahn ja Fritz Strassmann avastasid selles tuumalõhustumise 1938. aasta lõpus, kui seda pommitati aeglaste neutronitega. 1939. aasta alguses pakkus itaalia-ameerika füüsik Enrico Fermi, et aatomi lõhustumisproduktide hulgas võiks olla elementaarosakesed, mis võib põhjustada ahelreaktsiooni. 1939. aastal kinnitasid seda ennustust Ameerika füüsikud Leo Szilard ja Herbert Anderson, samuti prantsuse keemik Frederic Joliot-Curie ja nende kolleegid. Hilisemad uuringud näitasid, et aatomi lõhustumisel eraldub keskmiselt 2,5 neutronit. Need avastused viisid esimese iseseisva tuuma ahelreaktsioonini (12/02/1942), esimene aatompomm(16.07.1945), selle esmakordne kasutamine sõjalistel operatsioonidel (06.08.1945), esimene tuumaallveelaev (1955) ja esimene täismahus tuumaelektrijaam (1957).

Oksüdatsiooniseisundid

Keemiline element uraan, mis on tugev elektropositiivne metall, reageerib veega. See lahustub hapetes, kuid mitte leelistes. Olulised oksüdatsiooniastmed on +4 (nagu UO 2 oksiidis, tetrahalogeniidides nagu UCl 4 ja rohelises veeioonis U4+) ja +6 (nagu UO 3 oksiidis, UF 6 heksafluoriidis ja uranüülioonis UO 2 2+). Vesilahuses on uraan kõige stabiilsem uranüüliooni koostises, mille struktuur on lineaarne [O = U = O] 2+. Elemendil on ka olekud +3 ja +5, kuid need on ebastabiilsed. Punane U 3+ oksüdeerub aeglaselt vees, mis ei sisalda hapnikku. UO 2+ iooni värvus on teadmata, kuna see läbib disproportsiooni (UO 2+ redutseerub nii U 4+-ks kui ka oksüdeerub UO 2 2+-ks) isegi väga lahjades lahustes.

Tuumakütus

Aeglaste neutronitega kokkupuutel toimub uraani aatomi lõhustumine suhteliselt haruldases isotoobis 235 U. See on ainus looduslikult esinev lõhustuv materjal ja see tuleb eraldada isotoobist 238 U. Kuid pärast neeldumist ja negatiivset beetalagunemist uraan -238 muutub sünteetiliseks elemendiks plutooniumiks, mis laguneb aeglaste neutronite mõjul. Seetõttu saab looduslikku uraani kasutada konverter- ja aretusreaktorites, milles lõhustumist toetab haruldane 235 U ja plutooniumi toodetakse samaaegselt 238 U transmutatsiooniga. Lõhustuvat 233 U saab sünteesida laialdaselt esinevast looduslikust isotoobist toorium-232 kasutamiseks tuumkütusena. Uraan on oluline ka esmase materjalina, millest saadakse sünteetilisi transuraanielemente.

Uraani muud kasutusalad

Keemilise elemendi ühendeid kasutati varem keraamika värvainetena. Heksafluoriid (UF 6) on ebatavalise tahke aine kõrgsurve aurud (0,15 atm = 15 300 Pa) temperatuuril 25 °C. UF 6 on keemiliselt väga reaktiivne, kuid vaatamata selle söövitavale iseloomule aurustatud olekus kasutatakse UF 6 laialdaselt gaasdifusiooni ja gaasitsentrifuugi meetodites rikastatud uraani tootmiseks.

Metallorgaanilised ühendid on huvitav ja oluline ühendite rühm, milles metall-süsinik sidemed ühendavad metalli orgaaniliste rühmadega. Uranotseen on uraaniorgaaniline ühend U(C 8 H 8) 2, milles uraani aatom on kahe tsüklooktatetraeeni C 8 H 8-ga seotud orgaanilise tsükli kihi vahel. Selle avastus 1968. aastal avas metalliorgaanilise keemia uue valdkonna.

Vaesestatud looduslikku uraani kasutatakse kiirguskaitsena, ballastina, soomust läbistavates kestades ja tankisoomustes.

Taaskasutus

Keemiline element, kuigi väga tihe (19,1 g/cm3), on suhteliselt nõrk, mittesüttiv aine. Tõepoolest, uraani metallilised omadused näivad asetavat selle kuhugi hõbeda ja teiste tõeliste metallide ja mittemetallide vahele, mistõttu seda ei kasutata konstruktsioonimaterjalina. Uraani peamine väärtus seisneb selle isotoopide radioaktiivsetes omadustes ja nende lõhustumisvõimes. Looduses koosneb peaaegu kogu metall (99,27%) 238 U-st. Ülejäänud on 235 U (0,72%) ja 234 U (0,006%). Nendest looduslikest isotoopidest lõhustub neutronkiirgusega otseselt ainult 235 U. Kuid kui see imendub, moodustab 238 U 239 U, mis lõpuks laguneb 239 Puks, lõhustuvaks materjaliks, millel on suur tähtsus tuumaenergia ja tuumarelvade jaoks. Teise lõhustuva isotoobi, 233 U, saab moodustada neutronite kiiritamisel 232 Th.

Kristallvormid

Uraani omadused põhjustavad selle reaktsiooni hapniku ja lämmastikuga isegi tavatingimustes. Kõrgematel temperatuuridel reageerib see paljude legeermetallidega, moodustades metallidevahelisi ühendeid. Tahkete lahuste moodustumine teiste metallidega on haruldane tänu elemendi aatomitest moodustunud erilistele kristallstruktuuridele. vahel toatemperatuuril ja sulamistemperatuuriga 1132 °C, leidub uraani kolmel kristallilisel kujul, mida tuntakse alfa (α), beeta (β) ja gamma (γ) nime all. Transformatsioon α-olekust β-olekusse toimub temperatuuril 668 °C ja β-st γ-ks 775 °C juures. γ-uraanil on kehakeskne kuubikujuline kristallstruktuur, β-l aga tetragonaalne kristallstruktuur. α-faas koosneb ülisümmeetrilise ortorombilise struktuuriga aatomikihtidest. See anisotroopne moonutatud struktuur takistab legeerivatel metalliaatomitel uraani aatomeid asendamast või nendevahelise ruumi hõivamist kristallvõres. Leiti, et ainult molübdeen ja nioobium moodustavad tahkeid lahuseid.

Maagi

Maakoores on umbes 2 miljondikosa uraani, mis viitab selle laialdasele esinemisele looduses. Ookeanid sisaldavad seda keemilist elementi hinnanguliselt 4,5 × 10 9 tonni. Uraan on enam kui 150 erineva mineraali oluline koostisosa ja veel 50 väiksema osa. Magmaatilistes hüdrotermilistes veenides ja pegmatiitides leiduvate peamiste mineraalide hulka kuuluvad uraniniit ja selle teisend pigi segu. Nendes maakides esineb element dioksiidi kujul, mis oksüdatsiooni tõttu võib olla vahemikus UO 2 kuni UO 2,67. Teised majanduslikult olulised uraanikaevandustest saadavad tooted on autuniit (hüdraatunud kaltsiumuranüülfosfaat), toberniit (hüdraatunud vask-uranüülfosfaat), koffiniit (must hüdraatunud uraani silikaat) ja karnotiit (hüdraatunud kaaliumuranüülvanadaat).

Hinnanguliselt asub üle 90% teadaolevatest odava uraani varudest Austraalias, Kasahstanis, Kanadas, Venemaal, Lõuna-Aafrikas, Nigeris, Namiibias, Brasiilias, Hiinas, Mongoolias ja Usbekistanis. Suuri maardlaid leidub Kanadas Ontarios Huroni järvest põhja pool asuvas Elliot Lake'i konglomeraatkivimitest ja Lõuna-Aafrika Witwatersrandi kullakaevanduses. USA lääneosas Colorado platool ja Wyomingi basseinis asuvad liivamoodustised sisaldavad samuti olulisi uraanivarusid.

Tootmine

Uraanimaake leidub nii maapinnalähedastes kui ka sügavates (300-1200 m) maardlates. Maa all ulatub õmbluse paksus 30 m. Nagu ka muude metallide maakide puhul, kaevandatakse uraani pinnalt suurte kaeveseadmete abil ning süvamaardlate väljatöötamist teostavad traditsioonilised meetodid vertikaalsed ja kaldus miinid. Maailmas toodeti uraanikontsentraadi 2013. aastal 70 tuhat tonni.Tootlikumad uraanikaevandused asuvad Kasahstanis (32% kogu toodangust), Kanadas, Austraalias, Nigeris, Namiibias, Usbekistanis ja Venemaal.

Uraanimaagid hõlmavad tavaliselt ainult suur hulk uraani sisaldavad mineraalid ja neid ei saa sulatada otseste pürometallurgiliste meetoditega. Selle asemel tuleb uraani ekstraheerimiseks ja puhastamiseks kasutada hüdrometallurgilisi protseduure. Kontsentratsiooni suurendamine vähendab oluliselt töötlemisahelate koormust, kuid ükski tavapärane mineraalide töötlemisel tavaliselt rikastusmeetod, nagu gravitatsioon, flotatsioon, elektrostaatiline ja isegi käsitsi sorteerimine, ei ole rakendatav. Kui mõned erandid välja arvata, põhjustavad need meetodid märkimisväärse uraanikadu.

Põlemine

Uraanimaakide hüdrometallurgilisele töötlemisele eelneb sageli kõrgel temperatuuril kaltsineerimise etapp. Põletamine dehüdreerib savi, eemaldab süsinikku sisaldavad materjalid, oksüdeerib väävliühendid kahjututeks sulfaatideks ja oksüdeerib kõik muud redutseerivad ained, mis võivad segada järgnevat töötlemist.

Leostumine

Uraani ekstraheeritakse röstitud maakidest nii happelise kui ka aluselise meetodiga vesilahused. Kõigi leostussüsteemide edukaks toimimiseks peab keemiline element olema kas algselt stabiilsemas kuuevalentses vormis või oksüdeerima sellesse olekusse töötlemise käigus.

Happe leostumine toimub tavaliselt maagi ja vedelikku segades 4-48 tundi temperatuuril keskkond. Välja arvatud erijuhtudel, kasutatakse väävelhapet. Seda tarnitakse kogustes, mis on piisavad lõpliku lahuse saamiseks pH väärtusel 1,5. Väävelhappe leostusskeemides kasutatakse tavaliselt kas mangaandioksiidi või kloraati, et oksüdeerida neljavalentset U4+ kuuevalentseks uranüüliks (UO22+). Tavaliselt piisab U 4+ oksüdatsiooniks umbes 5 kg mangaandioksiidist või 1,5 kg naatriumkloraati tonni kohta. Mõlemal juhul reageerib oksüdeeritud uraan väävelhappega, moodustades uranüülsulfaadi kompleksi aniooni 4-.

Märkimisväärses koguses olulisi mineraale, nagu kaltsiit või dolomiit, sisaldav maak leostatakse 0,5-1 molaarse naatriumkarbonaadi lahusega. Kuigi uuritud ja testitud on erinevaid reaktiive, on uraani peamine oksüdeerija hapnik. Tavaliselt leostatakse maak õhuga kell atmosfääri rõhk ja temperatuuril 75-80 °C konkreetsest sõltuva ajavahemiku jooksul keemiline koostis. Leelis reageerib uraaniga, moodustades kergesti lahustuva kompleksiooni 4-.

Happe või karbonaadi leostumisel tekkivad lahused tuleb enne edasist töötlemist selgitada. Savide ja muude maagi suspensioonide laiaulatuslik eraldamine saavutatakse tõhusate flokuleerivate ainete, sealhulgas polüakrüülamiidide, guarkummi ja loomse liimi kasutamisega.

Ekstraheerimine

4- ja 4-kompleksi ioone saab sorbeerida nende vastavatest ioonvahetusvaigu leostuslahustest. Neid spetsiaalseid vaiku, mida iseloomustavad nende sorptsiooni- ja elueerimiskineetika, osakeste suurus, stabiilsus ja hüdraulilised omadused, saab kasutada erinevaid tehnoloogiaid töötlemine, näiteks fikseeritud ja liikuvas kihis, ioonvahetusvaigu meetodil korv- ja pidevtüüpi paberimassis. Tavaliselt kasutatakse sorbeeritud uraani elueerimiseks naatriumkloriidi ja ammoniaagi või nitraatide lahuseid.

Uraani saab eraldada happelistest maagivedelikest lahustiga ekstraheerimise teel. Alküülfosforhappeid, samuti sekundaarseid ja tertsiaarseid alküülamiine kasutatakse tööstuses. Üldiselt eelistatakse rohkem kui 1 g/l uraani sisaldavate happefiltraatide puhul lahustiga ekstraheerimist ioonivahetusmeetoditele. Seda meetodit ei saa aga kasutada karbonaadi leostumise puhul.

Seejärel uraan puhastatakse lämmastikhappes lahustamisega, moodustades uranüülnitraadi, ekstraheeritakse, kristalliseeritakse ja kaltsineeritakse UO 3 trioksiidiks. Redutseeritud dioksiid UO2 reageerib vesinikfluoriidiga, moodustades teetafluoriidi UF4, millest uraani metall redutseeritakse magneesiumi või kaltsiumi toimel temperatuuril 1300 °C.

Tetrafluoriidi saab fluorida 350 °C juures, moodustades UF 6 heksafluoriidi, mida kasutatakse rikastatud uraan-235 eraldamiseks gaasilise difusiooni, gaasi tsentrifuugimise või vedela termilise difusiooni teel.

Uraan on päikesesüsteemi seitsmes planeet ja kolmas gaasihiiglane. Planeet on suuruselt kolmas ja suuruselt neljas ning sai oma nime Rooma jumala Saturni isa auks.

Täpselt nii Uraan on au olla esimene tänapäeva ajaloos avastatud planeet. Kuid tegelikkuses tema esialgne avastamine planeedist tegelikult ei toimunud. Aastal 1781 astronoom William Herschel jälgides tähti Kaksikute tähtkujus, märkas ta teatud kettakujulist objekti, mille ta algul salvestas komeedina, millest ta teatas Inglismaa Kuninglikule Teadusseltsile. Hiljem oli Herschel ise aga hämmingus asjaolust, et objekti orbiit osutus praktiliselt ringikujuliseks, mitte elliptiliseks, nagu komeetide puhul. Alles siis, kui teised astronoomid seda tähelepanekut kinnitasid, jõudis Herschel järeldusele, et ta oli tegelikult avastanud planeedi, mitte komeedi, ja lõpuks võeti avastus laialdaselt vastu.

Pärast andmete kinnitamist, et avastatud objekt oli planeet, sai Herschel erakordse eesõiguse anda sellele oma nimi. Astronoom valis kõhklemata Inglismaa kuninga George III nime ja pani planeedile nimeks Georgium Sidus, mis tõlkes tähendab "George'i täht". Nimetus ei saanud aga kunagi teaduslikku tunnustust ja teadlased, enamasti jõudis järeldusele, et Päikesesüsteemi planeetide nimetamisel on parem kinni pidada teatud traditsioonist, nimelt nimetada neid Vana-Rooma jumalate auks. Nii sai Uraan oma kaasaegse nime.

Praegu on ainus planeedi missioon, mis on suutnud Uraani kohta teavet koguda, Voyager 2.

See 1986. aastal toimunud kohtumine võimaldas teadlastel saada planeedi kohta üsna suurel hulgal andmeid ja teha palju avastusi. Kosmoselaev edastas tuhandeid fotosid Uraanist, selle kuudest ja rõngastest. Kuigi paljud planeedi fotod näitasid maapealsetest teleskoopidest näha vaid sinakasrohelist värvi, näitasid teised pildid kümne senitundmatu kuu ja kahe uue rõnga olemasolu. Uusi missioone Uraanile lähiajal plaanis ei ole.

Uraani tumesinise värvi tõttu osutus planeedi atmosfäärimudeli loomine palju keerulisemaks kui sama või isegi . Õnneks on Hubble'i kosmoseteleskoobi pildid andnud laiema pildi. Moodsamad teleskoobi pildistamise tehnoloogiad on võimaldanud saada palju detailsemaid pilte kui Voyager 2 omad. Nii õnnestus tänu Hubble’i fotodele välja selgitada, et Uraanil on laiusvööndid nagu ka teistel gaasihiiglastel. Lisaks võib tuule kiirus planeedil ulatuda üle 576 km/h.

Arvatakse, et monotoonse atmosfääri ilmnemise põhjuseks on selle ülemise kihi koostis. Pilvede nähtavad kihid koosnevad peamiselt metaanist, mis neelab need punasele värvile vastavad vaadeldud lainepikkused. Seega on peegeldunud lained kujutatud sinise ja rohelise värvina.

Selle välise metaanikihi all koosneb atmosfäär ligikaudu 83% vesinikust (H2) ja 15% heeliumist, milles on veidi metaani ja atsetüleeni. See koostis sarnaneb teiste Päikesesüsteemi gaasihiiglastega. Uraani atmosfäär on aga muus mõttes silmatorkavalt erinev. Kui Jupiteri ja Saturni atmosfäär on enamasti gaasiline, siis Uraani atmosfäär sisaldab palju rohkem jääd. Selle tõestuseks on pinna äärmiselt madal temperatuur. Arvestades asjaolu, et Uraani atmosfääri temperatuur ulatub -224 ° C-ni, võib seda nimetada Päikesesüsteemi külmemaks atmosfääriks. Lisaks näitavad olemasolevad andmed, et sellised äärmiselt madalad temperatuurid on peaaegu kogu Uraani pinnal, isegi sellel küljel, mida Päike ei valgusta.

Planeediteadlaste sõnul koosneb Uraan kahest kihist: südamikust ja vahevööst. Kaasaegsed mudelid viitavad sellele, et tuum koosneb peamiselt kivist ja jääst ning selle mass on ligikaudu 55 korda suurem. Planeedi vahevöö kaalub 8,01 x 10 kuni 24 kg ehk umbes 13,4 Maa massi. Lisaks koosneb mantel veest, ammoniaagist ja muudest lenduvatest elementidest. Peamine erinevus Uraani ning Jupiteri ja Saturni vahevöö vahel on see, et see on jäine, ehkki mitte selle sõna traditsioonilises tähenduses. Fakt on see, et jää on väga kuum ja paks ning vahevöö paksus on 5,111 km.

Uraani koostise juures on kõige üllatavam ja see, mis eristab teda meie tähesüsteemi teistest gaasihiiglastest, on see, et see ei kiirga rohkem energiat, kui Päikeselt saab. Arvestades tõsiasja, et isegi Uraanile väga lähedane , toodab umbes 2,6 korda rohkem soojust kui Päikeselt saab, huvitab tänapäeva teadlasi Uraani nii nõrk võimsus. Hetkel on sellele nähtusele kaks seletust. Esimene näitab, et Uraan puutus minevikus kokku massiivse kosmoseobjektiga, mille tõttu planeet kaotas suure osa oma sisemisest soojusest (saadud moodustumise käigus) kosmosesse. Teine teooria väidab, et planeedi sees on mingi barjäär, mis ei lase planeedi sisemisel soojusel pinnale pääseda.

Uraani orbiit ja pöörlemine

Juba Uraani avastamine võimaldas teadlastel teadaoleva päikesesüsteemi raadiuse peaaegu kahekordistada. See tähendab, et keskmiselt on Uraani orbiit umbes 2,87 x 10 võimsusega 9 km. Sellise tohutu vahemaa põhjuseks on päikesekiirguse Päikeselt planeedile liikumise kestus. Päikesevalgusel kulub Uraanile jõudmiseks umbes kaks tundi ja nelikümmend minutit, mis on peaaegu kakskümmend korda kauem kui kulub päikesevalgus Maale jõudmiseks. Tohutu vahemaa mõjutab ka aasta pikkust Uraanil, see kestab peaaegu 84 Maa aastat.

Uraani orbiidi ekstsentrilisus on 0,0473, mis on vaid veidi väiksem kui Jupiteril - 0,0484. See tegur teeb Uraanist ringikujulise orbiidi poolest Päikesesüsteemi planeetidest neljanda koha. Uraani orbiidi nii väikese ekstsentrilisuse põhjuseks on see, et erinevus tema periheeli 2,74 x 10 võimsusega 9 km ja afeeli 3,01 x 109 km vahel on vaid 2,71 x 10 8 km võimsusega.

Kõige huvitavam punkt Uraani pöörlemise kohta on telje asukoht. Fakt on see, et kõigi planeetide, välja arvatud Uraani, pöörlemistelg on nende orbiidi tasapinnaga ligikaudu risti, kuid Uraani telg on peaaegu 98° kallutatud, mis tähendab, et Uraan pöörleb külili. Planeedi telje sellise asendi tulemus on see põhjapoolus Uraan on poole planeediaastast Päikesel ja teine ​​pool planeedi lõunapoolusel. Teisisõnu, päeval kestab ühel Uraani poolkeral 42 Maa-aastat ja öö teisel poolkeral sama palju. Teadlased nimetavad taas kokkupõrget tohutu kosmilise kehaga põhjuseks, miks Uraan "küljele pöördus".

Arvestades asjaolu, et meie päikesesüsteemi rõngastest olid pikka aega populaarseimad Saturni rõngad, õnnestus Uraani rõngaid avastada alles 1977. aastal. See pole aga ainus põhjus, nii hilisel tuvastamisel on veel kaks põhjust: planeedi kaugus Maast ja rõngaste endi madal peegeldusvõime. 1986. aastal suutis kosmoseaparaat Voyager 2 määrata planeedil lisaks tol ajal teadaolevatele veel kahe rõnga olemasolu. 2005. aastal märkas Hubble'i kosmoseteleskoop veel kahte. Tänapäeval teavad planeediteadlased Uraani 13 rõngast, millest heledaim on Epsiloni rõngas.

Uraani rõngad erinevad Saturni omast peaaegu igati – osakeste suurusest koostiseni. Esiteks on Saturni rõngaste osakesed väikesed, nende läbimõõt on veidi üle paari meetri, samas kui Uraani rõngad sisaldavad palju kuni kahekümnemeetrise läbimõõduga kehasid. Teiseks on osakesed Saturni rõngastes enamasti valmistatud jääst. Uraani rõngad koosnevad aga nii jääst kui ka märkimisväärsest tolmust ja prahist.

William Herschel avastas Uraani alles 1781. aastal, kuna planeet oli iidsete tsivilisatsioonide jaoks liiga hämar. Herschel ise uskus algul, et Uraan on komeet, kuid vaatas hiljem oma arvamuse üle ja teadus kinnitas objekti planeedi staatust. Seega sai Uraanist esimene tänapäeva ajaloos avastatud planeet. Herscheli pakutud esialgne nimi oli "George's Star" - kuningas George III auks, kuid teadusringkond ei võtnud seda vastu. Nime "Uraan" pakkus välja astronoom Johann Bode Vana-Rooma jumala Uraani auks.
Uraan pöörleb ümber oma telje kord 17 tunni ja 14 minuti järel. Samamoodi pöörleb planeet retrograadses suunas, vastassuunas Maa ja ülejäänud kuus planeeti.
Arvatakse, et Uraani telje ebatavaline kalle võib põhjustada tohutu kokkupõrke mõne teise kosmilise kehaga. Teooria kohaselt põrkas Maa-suurune planeet järsult kokku Uraaniga, mis nihutas oma telge peaaegu 90 kraadi võrra.
Tuule kiirus Uraanil võib ulatuda kuni 900 km/h.
Uraani mass on umbes 14,5 korda suurem kui Maa mass, mistõttu on see meie päikesesüsteemi neljast gaasihiiglasest kergeim.
Uraani nimetatakse sageli "jäähiiglaseks". Lisaks vesinikule ja heeliumile sisse pealmine kiht(nagu ka teistel gaasihiiglastel) on Uraanil ka jäine vahevöö, mis ümbritseb selle raudsüdamikku. Ülemine atmosfäärikiht koosneb ammoniaagist ja jäistest metaanikristallidest, mis annab Uraanile iseloomuliku kahvatusinise värvuse.
Uraan on Päikesesüsteemis Saturni järel teine ​​väikseima tihedusega planeet.