Уран

Химические свойства четырех и шести валентного урана. Химические свойства четырехи шести валентного урана. Уран - белый металлплотностью 18,3 г см, плавящийся при температуре 1133 градуса.Металлдостаточно активен - при слабом нагревании он загорается в присутствии воздуха.Он легко соединяется с серой и галогенами, вытесняет водород из разбавленныхкислот, с образованием солей четырехвалентного урана, а в очень измельченномвиде вытесняет водород из воды.Урановый ангидрит имеетхарактер амфотерного окисла который при растворении в кислотах образует соли,где роль металла играет ион, а при растворении в щелочах образует кислотныеостатки в виде комплексных соединений.

В химических соединениях уран можетнаходится в четырех валентных состояниях U3 , U4 , U5 ,U6 . U3 в природных условиях не существует и может бытьполучен только в лаборатории. Соединения пятивалентного урана в основном неустойчивы и легко разлагаются на соединения четырех- и шестивалентного урана.2UCl5 UCl4 UCl6В водных растворах U5 находят в виде комплексного иона UO2 . В щелочной средеустой чивость иона возрастает.

Наиболее устойчивыми ионамив природных условиях являются четырех- и шести валентный уран. Ионычетырехвалентного урана устойчивы в востановительной обстановке. Они получаютсяпутем потери двух электронов с s подуровня 7-го уровня d-подуровня 6-го уровняи f-подуровня 5-го уровня при этом образуется ионы с внешним восьмиэлектроннымуровнем аналогичным с благородными газами что характерно для литофильныхэлементов.

Это объясняет их высокую химическую активность по отношению ккислороду и с абуюполяризационную способность.В сильнощелочных растворах U4 может проявлять ангидридные свойства, но в нейтральных и слабокислых активнореагирует с ионами гидроксила, а гидроксил четырехвалентного урана плохорастворяется в воде. Для U OH 4 растворимость составляет 5,2 10-12моль л, что в 1000 раз ниже растворимости гидроксида алюминия.В отличии отчетырехвалентного урана шестивалентный уран принимает более активное участие вгеологических процессах.

Для UО2 OH 2растворимость составляет 3,5 10-9 моль л. Константадиссоциации равна 2 10-22. В неитральной средеконцентрация ионов уранила равна 10-8 моль л и только в кислыхрастворах рН 4 она повышается до 10-2 моль л. Учитывая, что врастворе могут присутствовать, как продукты гидролиза, ионы UO2 OH ,общая концентрация ионов урана в нейтральной среде не опускается ниже 10-6моль л.Катион UO2 2представляет собой линейное образование в центре которого находится U4 ,а атомы кислорода расположены на одинаковых растояниях. По данным ионныхрадиусов было установлено, что связь атома урана с атомами кислорода носитковалентный характер.

При ковалентной связи атомы имеют общие элкектроны,которые объясняют высокую прочность соединения. Низкую прочность соединенийшестивалентного урана объясняется тем что весь заряд сосредоточен вокруг урана,а не вокруг кислорда.Ионный радиус этого катиона примерно равен 3 А, такойрадиус значительно затрудняет изоморфное вхождение в кристаллическую структуру.

Следовательно самостоятельные минералы шестивалентного урана могутобразовываться в основном с крупными анионами. Большие размеры катиона U 6объясняют его накопление в мелкозернистых породах. Распространенность урана вземной коре. Несмотря на высокий атомныйномер и возможность распада ядер, содержание урана в земной коре относительновысокое.В земной коре содержится около 2,5 10-4 урана.В коре содержание урана достигает 4 10-4 , в мантии 1,2 10-6 и ядре 3 10-7 . Уран в различныхгеологических процессах.

Не смотря на сравнительновысокое содержание урана в магматических горных породах он практически необразует промышленных концентраций. Как уже отмечалось повышенные концентрацииэтого элемента отмечены в щелочных породах.В Ловозерском массиве установленаследующая примерная схема кристаллизации магмы полевые шпаты, нефелин, эгирин,лампрофиллит, эвдиалит, ферсманит, лопарит. По приведенной последовательностиможно предположить, что в щелочных расплавах первыми кристаллизуются минералысодержащие ионы с меньшими валентностями.

Причем чем выше концентрация щелочейотносительно концентрации высоковалентных катионов, тем сильнее влияние этихщелочей на роль высоковалентных кватионов в минералообразовании. Так появлениетитанн-цирконий-ниобий-силикато в определяет начало вовлечение урана вмагматическое минералообразование.На этом этапе повышаются содержания урана впородообразующих минералах. При повышеной щелочности относительно концентрацииAl3 , Fe3 , Ti4 , циркон и торит оразоватся немогут, в результате проявляются ангидридные свойства циркония и кристаллизуетсяэвдиалит Na,Ca 6Zr Si6O18 Cl,OH , это такжесправедливо и для урана.

По силе основности был составлен ряд определяющийвовлечение указаных элементов в состав породообразующих минералов.На основе изученных данныхуран уличен в корреляционной связи с относительным содержанием щелочей. Этакорреляция не имеет прямой зависимости ,а подчиняется пропорциональной связи состепенью агпаитности пород, отражающей соотношения в магматическом расплавеоснований с кислотными остатками.В ураноносных пегматитахконцентрация редкоземельных элементов превышает в 50-80 раз соответствующие кларки.Для пегматитов характерно разделение этих элементов на две группы - церия ииттрия.

Уран чаще связан с группой иттрия.До 98 урана сосредоточено вакцессорных и собственных минералах. Концентрации урана достигают десятых долейпроцента от массы пегматитовой жилы.