Уран элементі. Уранның қасиеттері, өндірісі, қолданылуы және бағасы. Уран химиялық элементі: қасиеттері, сипаттамасы, формуласы. Уран өндіру және пайдалану Периодтық жүйеде уран үшін қандай әріп қолданылады

Неміс ғалымы Мартин Клапроттың 1789 жылы ашылған элементке қандай атау бергенін айту қиын, егер бірнеше жыл бұрын қоғамның барлық топтарын толғандырған оқиға болмағанда: 1781 жылы ағылшын астрономы Уильям Гершель жұлдыздарды бақылай отырып аспанды қолдан жасалған телескоппен жарықтандыратын бұлтты ашты, оны әуелі құйрықты жұлдыз ретінде қабылдаған, бірақ кейінірек Күн жүйесінің жаңа, осы уақытқа дейін белгісіз жетінші планетасын көріп тұрғанына сенімді болды. Ежелгі грек аспан құдайының құрметіне Гершель оны Уран деп атады. Бұл оқиғадан әсер алған Клапрот жаңа туған элементке жаңа планетаның атын берді.

Жарты ғасырдай уақыт өткен соң, 1841 жылы француз химигі Евгений Пелигот алғаш рет металл уранын ала алды. Өнеркәсіптік әлем уран сияқты ауыр, салыстырмалы түрде жұмсақ металға бей-жай қалды. Оның механикалық және химиялық қасиеттері металлургтерді де, машина жасаушыларды да қызықтырмады. Богемиялық шыны үрлеушілер мен саксондық фарфор және фаянс шеберлері бұл металдың оксидін шыныаяқтарға әдемі сары-жасыл түс беру үшін немесе күрделі барқыт-қара өрнекпен ыдыстарды безендіру үшін пайдаланды.

Тіпті ежелгі римдіктер уран қосылыстарының «көркемдік қабілеттері» туралы білген. Неаполь маңында жүргізілген қазба жұмыстары кезінде таңғажайып сұлулықтың шыны мозаикалық фрескасын табуға болады. Археологтар таң қалды: екі мыңжылдық бойы әйнек дерлік күңгірттенген жоқ. Шыны үлгілері химиялық талдауға ұшыраған кезде, олардың құрамында уран оксиді бар екені белгілі болды, мозаика ұзақ өмір сүруге міндетті. Бірақ, егер уран оксидтері мен тұздары «қоғамдық пайдалы еңбекпен» айналысса, онда металдың өзі таза күйінде ешкімді қызықтырмайды.

Тіпті ғалымдар, және олар бұл элементпен өте үстірт таныс болды. Ол туралы ақпарат аз, кейде мүлдем қате болды. Осылайша, оның атомдық салмағы шамамен 120 деп есептелді. Д.И.Менделеев өзінің периодтық жүйесін жасаған кезде, бұл мән ол үшін барлық карталарды шатастырды: уран өзінің қасиеттері бойынша кестенің ұяшығына сыйғысы келмеді. осы атомдық салмағы бар элемент үшін «резерленген». Содан кейін ғалым көптеген әріптестерінің пікіріне қарамастан, уранның атомдық салмағының жаңа мәнін қабылдауға шешім қабылдады - 240 және элементті кестенің соңына ауыстырды. Өмір ұлы химиктің дұрыстығын дәлелдеді:

уранның атомдық салмағы 238,03.

Бірақ Д.И.Менделеевтің данышпандығы тек осымен ғана көрінбеді. Сонау 1872 жылы ғалымдардың көпшілігі уранды көптеген құнды элементтердің фонында «балласттың» түрі ретінде қарастырған кезде, периодтық жүйені жасаушы оның нағыз жарқын болашағын болжай алды: «Барлық белгілі химиялық элементтердің ішінде уран ерекше ерекшеленеді. оның ең жоғары атомдық салмағы бар ... Ең жоғары, белгілі, салмақты заттың массасының концентрациясы ... уранда бар ... көрнекті ерекшеліктерге ие болуы керек ... Уранды зерттеу, оның табиғи көздерінен бастап, көптеген жаңа ашылуларға әкеледі, мен жаңа зерттеулерге субъектілерді іздейтіндерге уран қосылыстарына ерекше мұқият болуды батыл түрде ұсынамын ».

Ұлы ғалымның болжамы ширек ғасырға жетпей орындалды: 1896 жылы француз физигі Анри Беккерель уран тұздарымен тәжірибелер жүргізе отырып, адам жасаған ең үлкен ғылыми жаңалықтарға заңды түрде жататын жаңалық ашты. Міне осылай болды. Беккерельді белгілі бір заттарға тән фосфоресценция (яғни, люминесценция) құбылысы бұрыннан қызықтырды. Бір күні ғалым химиктер қос уранил және калий сульфаты деп атайтын уран тұздарының бірін өз тәжірибелері үшін қолдануды ұйғарды. Қара қағазға оралған фотопластинаға ол металдан кесілген, уран тұзының қабатымен жабылған өрнекті фигураны орналастырып, фосфоресценция мүмкіндігінше қарқынды болу үшін оны күн сәулесінің жарқын сәулесіне түсірді. Төрт сағаттан кейін Беккерель пластинаны жасап, одан металл фигураның айқын сұлбасын көрді. Ол тәжірибелерін қайта-қайта қайталады - нәтиже бірдей болды. Ал 1896 жылы 24 ақпанда Франция ғылым академиясының мәжілістерінде ғалым жарыққа түскен уран мен калийдің қос сульфаты сияқты фосфорлы заттың қара мөлдір емес қағаздан өтіп, қайта қалпына келтіретін көрінбейтін сәулеленуді байқайтынын хабарлады. фотопластинкадағы күміс тұздары.

Екі күннен кейін Беккерель эксперименттерді жалғастыруды шешті, бірақ ауа-райы бұлтты, ал күнсіз қандай фосфоресценция болуы мүмкін? Ауа-райының қолайсыздығына ызаланған ғалым қазірдің өзінде дайындалған, бірақ ешқашан жарықтандыруға ұшырамаған слайдтарды уран тұздарының үлгілерімен бірге бірнеше күн бойы жатқан жұмыс үстелінің тартпасына тығып қойды. Ақыры, наурыздың 1-іне қараған түні жел Париж аспанын бұлттан тазартып, таңертеңгі күннің сәулесі қаланы жарқыратып жіберді. Бұны тағатсыздана күткен Беккерель өз зертханасына асығыс келді де, тартпадан мөлдір қағазды күн сәулесіне шығару үшін алып шықты. Бірақ, өте педант экспериментатор болғандықтан, ол соңғы уақытта мөлдірліктерді көрсетуге шешім қабылдады, дегенмен логика өткен күндерде оған ештеңе болған жоқ деп ойлағандай болды: олар қараңғы қорапта жатты және оларсыз жатты. жарық, бірде-бір зат фосфорленбейді. Ғалым бұл кезде бірер сағаттың ішінде бірнеше франк тұратын кәдімгі фотопластинкалар баға жетпес қазынаға айналып, 1896 жылдың 1 наурызы дүниежүзілік ғылым тарихында мәңгілікке жазылады деп күдіктенбеді.

Беккерельдің әзірленген тақтайшаларда көргені оны таң қалдырды: үлгілердің қара силуэттері фотосезімтал қабатта өткір және анық белгіленген. Демек, фосфоресценцияның оған еш қатысы жоқ. Бірақ содан кейін уран тұзы қандай сәулелер шығарады? Ғалым басқа да уран қосылыстарымен, соның ішінде фосфорлану қабілеті жоқ немесе жылдар бойы қараңғы жерде жатқан қосылыстармен қайта-қайта осындай тәжірибелер жасайды және әр жолы пластиналарда сурет пайда болды.

Беккерель уранның «көрінбейтін фосфоресценцияға ұқсас қасиеті бар металдың алғашқы мысалы» екендігі туралы әлі толық анық емес идеяға ие.

Осы кезде француз химигі Анри Муассан таза металл уранды алу әдісін ойлап тапты. Беккерель Моиссаннан біраз уран ұнтағын сұрап, таза уранның сәулеленуі оның қосылыстарына қарағанда әлдеқайда қарқынды екенін және уранның бұл қасиеті әртүрлі тәжірибелік жағдайларда, атап айтқанда күшті қыздырғанда және төмен температураға дейін салқындатқанда өзгеріссіз қалғанын анықтады.

Беккерель жаңа деректерді жариялауға асықпады: ол Моиссанның өте қызықты зерттеулері туралы есеп беруін күтті. Бұған ғылыми этика міндеттеді. Ал 1896 жылы 23 қарашада Ғылым академиясының мәжілісінде Мойсан таза уранды алу жұмыстары туралы баяндама жасады, ал Беккерель бұл элементке тән жаңа қасиет туралы айтты, ол ядролардың өздігінен бөлінуінен тұрады. оның атомдары. Бұл қасиет радиоактивтілік деп аталды.

Беккерельдің ашылуы физикадағы жаңа дәуірдің – элементтердің түрлену дәуірінің басталуы болды. Отрядтан атомды бұдан былай біртұтас және бөлінбейтін деп санауға болмайды — ғылымға материалдық әлемнің осы «кірпішінің» тереңдігіне жол ашылды.

Әрине, қазір уран ғалымдардың назарын аударды. Бұл ретте оларды мынадай сұрақ қызықтырды: радиоактивтілікке тек уран ғана тән бе? Мүмкін табиғатта осы қасиетке ие басқа элементтер бар шығар?

Бұл сұраққа көрнекті физиктер, ерлі-зайыптылар Пьер Кюри мен Мария Складовская-Кюри жауап бере алды. Мари Кюри күйеуі құрастырған құрылғының көмегімен металдардың, минералдардың және тұздардың үлкен мөлшерін зерттеді. Жұмыс керемет қиын жағдайда жүргізілді. Зертхана ерлі-зайыптылар Париж аулаларының бірінен табылған қараусыз қалған ағаш сарай болды. «Бұл тақтайдан жасалған, едені асфальт, төбесі жаңбырдан жақсы қорғанбайтын, ешқандай құрылғысы жоқ, шыныдан жасалған казарма болатын», - деп еске алады кейін М.Кюри. «Онда тек ескі ағаш үстелдер, жеткілікті жылу бермейтін шойын пеш және Пьер қатты жақсы көретін тақта болды. Зиянды газдармен тәжірибе жүргізуге арналған сорғыштар болған жоқ, сондықтан бұл операцияларды аулада, ауа-райы рұқсат етілгенде немесе терезелері ашық үй ішінде жасау керек болды ». П.Кюри күнделігінде кейде жұмыс нөлден алты градустан жоғары температурада жүргізілгені туралы жазба бар.

Қажетті материалдарды алуда көптеген қиындықтар болды. Мысалы, уран кені өте қымбат болды, ал Кюридің әйелі өзінің қарапайым қаражатын жеткілікті түрде сатып ала алмады. Олар Австрияда уран өндірілген, шыны мен фарфорды бояу үшін тұз түрінде қолданылатын осы кеннің қалдықтарын арзан бағаға сатуды өтініп, Австрия үкіметіне шағымдануға шешім қабылдады. Ғалымдарға Вена ғылым академиясы қолдау көрсетіп, бірнеше тонна қалдық олардың Париждегі зертханасына жеткізілді.

Мари Кюри ерекше табандылықпен жұмыс істеді. Түрлі материалдарды зерттеу Беккерельдің дұрыстығын растады, ол таза уранның радиоактивтілігі оның кез келген қосылыстарынан жоғары деп есептеді. Мұны жүздеген тәжірибелердің нәтижелері көрсетті. Бірақ Мари Кюри барған сайын жаңа заттарды зерттеді. Және кенеттен ... Таңқаларлық! Құрылғыда уранға қарағанда екі уран минералы - халколит және богемдік шайырлы кендер әлдеқайда белсенді болды. Қорытынды өзін ұсынды: олардың құрамында радиоактивті ыдыраудың одан да жоғары қабілетімен сипатталатын белгісіз элемент бар. М.Кюридің отаны Польшаның құрметіне ерлі-зайыптылар оны полоний деп атады.

Жұмысқа қайта оралу, тағы да титаникалық жұмыс – тағы бір жеңіс: радиоактивтілігі бойынша ураннан жүздеген есе артық элемент табылды. Ғалымдар бұл элементті радий деп атады, ол латын тілінен аударғанда «сәуле» дегенді білдіреді.

Радийдің ашылуы белгілі бір дәрежеде ғылыми қоғамдастықты ураннан алшақтатты. Шамамен қырық жыл бойы ол ғалымдардың ой-өрісін шынымен де қызықтырған жоқ, ал инженерлік ой оны сирек назарымен еркелететін. 1934 жылы шыққан техникалық энциклопедияның бір томында: «Бастауыш уранның практикалық маңызы жоқ» делінген. Беделді басылым шындыққа қарсы күнә жасамады, бірақ өмір бірнеше жылдан кейін уранның мүмкіндіктері туралы идеяларға айтарлықтай түзетулер енгізді.

1939 жылдың басында екі ғылыми баяндама шықты. Француз ғылым академиясына Фредерик Жолио-Кюри жіберген біріншісі «Нейтрондардың әсерінен уран мен торий ядроларының жарылғыш бөлінуінің тәжірибелік дәлелі» деп аталды. Екінші хабарлама — авторы неміс физиктері Отто Фриш пен Лиза Мейтнер — ағылшынның Nature журналында жарияланған; ол: «Нейтрондардың әсерінен уранның ыдырауы: ядролық реакцияның жаңа түрі» деп аталды. Ал сол жерде ең ауыр элемент – уранның ядросымен болған жаңа, осы уақытқа дейін белгісіз құбылыс туралы болды.

Бірнеше жыл бұрын «кішкентай балалар» уранға қатты қызығушылық танытты - Рим университетінде Энрико Фермидің жетекшілігімен жұмыс істеген жас дарынды физиктер тобы осылай аталды. Бұл ғалымдардың хоббиі нейтрондық физика болды, ол көптеген жаңа, белгісіз нәрселерді жасырды.

Нейтрондармен сәулелендіргенде, әдетте, бір элементтің ядролары периодтық жүйенің келесі ұяшығын алатын екінші элементтің ядроларына айналатыны анықталды. Ал соңғы, 92-ші элемент – уранды нейтрондармен сәулелендірсеңіз? Содан кейін 93-ші орында тұрған элементті қалыптастыру керек - тіпті табиғат жасай алмайтын элемент!

«Ұлдарға» бұл идея ұнады. Сонда да жасанды элементтің не екенін, оның сыртқы түрін, өзін қалай ұстайтынын білу қызықты емес пе? Сонымен - уран сәулеленеді. Бірақ не болды? Уранда күткендей бір де бір радиоактивті элемент емес, кем дегенде оншақты элемент пайда болды. Уранның мінезінде қандай да бір жұмбақ болды. Энрико Ферми бұл туралы ғылыми журналдардың біріне есеп жібереді. Мүмкін, ол 93-ші элемент қалыптасты деп санайды, бірақ бұл туралы нақты дәлел жоқ. Бірақ, екінші жағынан, сәулеленген уранда кейбір басқа элементтердің бар екендігі туралы деректер бар. Бірақ қайсысы?

Бұл сұраққа жауап беруге әрекетті Мари Кюридің қызы Ирен Жолио-Кюри жасады. Ферми тәжірибесін қайталап, уранды нейтрондармен сәулелендіруден кейін оның химиялық құрамын мұқият зерттеді. Нәтиже күтпеген жерден көп болды: лантан элементі уранда пайда болды, шамамен периодтық жүйенің ортасында, яғни ураннан өте алыс орналасқан.

Дәл осындай тәжірибелерді неміс ғалымдары Отто Хан мен Фридрих Штрасман жасаған кезде уранда тек лантан ғана емес, барий де табылды. Жұмбақ артынан жұмбақ!

Хан мен Страсман өз тәжірибелері туралы достары атақты физик Лиза Мейтнерге хабарлады. Қазір бірнеше жетекші ғалымдар уран мәселесін бірден шешуге тырысуда. Сонымен, алдымен Фредерик Жолио-Кюри, біраз уақыттан кейін Лиза Мейтнер бір қорытындыға келеді: нейтрон соқтығысқанда, уран ядросы ыдырайтын сияқты. Бұл лантан мен барийдің күтпеген пайда болуын түсіндіреді - атомдық салмағы уранның жартысына жуығы бар элементтер.

Бұл жаңалықты кейінірек Нобель сыйлығының лауреаты атанған американдық физик Луис Альварес 1939 жылдың қаңтарында шаштараз креслосынан тапты. Ол үнсіз газетті ақтарып отырғанда, кенет оның көзіне «Уран атомы екі жартыға бөлінеді» деген қарапайым тақырып түсті.

Сәлден соң шаштараз бен кезекте тұрған тұтынушыларды таңғалдырған бейтаныс тұтынушы желмен желмен желбіреген салфеткасын жартылай қиып, шаштараздан жүгіріп шықты. Таңғалған жол-жөнекей өтіп бара жатқандарды елемей, физик әріптестеріне таңғаларлық жаңалықты жеткізу үшін өзі жұмыс істейтін Калифорния университетінің зертханасына жүгірді. Алғашында олар Альварестің газетті бұлғап тұрған ерекше көрінісіне таң қалды, бірақ сенсациялық жаңалық туралы естігенде, олар оның ерекше шаш үлгісін бірден ұмытып кетті.

Иә, бұл ғылымда нағыз сенсация болды. Бірақ Жолио-Кюри тағы бір маңызды фактіні анықтады: уран ядросының ыдырауы жарылыс сипатында болады, нәтижесінде алынған фрагменттер үлкен жылдамдықпен екі жаққа шашырап кетеді. Тек жеке ядроларды бөлуге болатын болса, фрагменттердің энергиясы уранның бір бөлігін ғана қыздырды. Бөлінулердің саны көп болса, онда энергияның үлкен мөлшері бөлінеді.

Бірақ көп мөлшерде уран ядроларын бір уақытта бомбалау үшін жеткілікті нейтрондарды қайдан алуға болады? Өйткені, ғалымдарға белгілі нейтрондардың көздері оларға талап етілгеннен бірнеше миллиард есе аз берді. Табиғаттың өзі көмекке келді. Жолио-Кюри уран ядросы ыдырағанда одан бірнеше нейтрондар бөлінетінін анықтады. Көрші атомдардың ядроларында болғаннан кейін олар жаңа ыдырауға әкелуі керек - тізбекті реакция басталады. Бұл процестер секундтың миллионнан бір бөлігіне созылатындықтан, орасан зор энергия бірден босатылады - жарылыс сөзсіз. Бәрі түсінікті сияқты. Бірақ, ақыр соңында, уран бөліктері нейтрондармен бірнеше рет сәулеленді, бірақ олар жарылмады, яғни тізбекті реакция болмады. Шамасы, басқа да шарттар қажет. Олар не? Фредерик Жолио-Кюри бұл сұраққа әлі жауап бере алмады.

Сонда да жауап табылды. Оны сол 1939 жылы жас кеңес ғалымдары Я.Б.Зельдович пен Ю.Б.Харитон тапты. Олар өз еңбектерінде ядролық тізбекті реакцияның дамуының екі жолы бар екенін анықтады. Біріншіден, уранның бір бөлігінің көлемін ұлғайту керек, өйткені кішкене бөлік сәулеленгенде, оның жолында бір ядроға тап болмай-ақ көптеген жаңадан шыққан нейтрондар ұшып кетуі мүмкін. Уран массасы өскен сайын нейтронның нысанаға соғу ықтималдығы табиғи түрде артады.

Басқа жол бар: уранды 235 изотопымен байыту. Өйткені, табиғи уранның екі негізгі изотоптары бар, олардың атомдық салмағы 238 және 235. Олардың біріншісінің ядросында 140 есе көп атомдар бар. , тағы үш нейтрон бар. Уран-235, нейтрондарда «кедей» оларды ашкөздікпен сіңіреді - тіпті бөліктерге бөлінбей, басқа элементке айналатын «гүлденген» ағасынан әлдеқайда күшті. Кейінірек ғалымдар изотоптың бұл қасиетін жасанды трансуран элементтерін алу үшін пайдаланды. Тізбекті реакция үшін уран-238-нің нейтрондарға немқұрайлылығы апатты болып шығады: процесс күшейіп үлгермей, қурап қалады. Бірақ уранда нейтрондарға «ашкөз» 235 изотопының атомдары неғұрлым көп болса, реакция соғұрлым қарқынды жүреді.

Бірақ процесті бастау үшін бірінші нейтрон қажет - атомдық «өртті» тудыруы керек «сәйкестік». Әрине, бұл мақсат үшін ғалымдар бұрын өз зерттеулерінде пайдаланған қарапайым нейтрон көздерін қолдануға болады - өте ыңғайлы емес, бірақ мүмкін. Бұдан жақсы сәйкестік жоқ па?

Сонда бар. Оны басқа кеңес ғалымдары К.А.Петржак пен Г.Н.Флеров тапқан. 1939-1940 жылдардағы уранның әрекетін зерттей отырып, олар бұл элементтің ядролары өздігінен ыдырауға қабілетті деген қорытындыға келді. Мұны олар Ленинград зертханаларының бірінде жүргізген тәжірибелерінің нәтижелері растады. Бірақ, мүмкін, уран өзі ыдыраған жоқ, бірақ, мысалы, ғарыштық сәулелердің әсерінен: Жер үздіксіз от астында. Бұл эксперименттер бұл ғарыштық қонақтар енбейтін терең жер астында қайталануы керек дегенді білдіреді. Ең ірі кеңестік атом ғалымы И.В.Курчатовпен кеңескеннен кейін жас зерттеушілер Мәскеу метросының қандай да бір станциясында тәжірибелер жүргізуге шешім қабылдады. Темір жол халық комиссариатында бұл ешқандай кедергілерге тап болмады, көп ұзамай салмағы үш тоннаға жуық техника 50 метр тереңдікте орналасқан «Динамо» метро станциясы бастығының кеңсесіне жеткізілді. ғалымдардың мойнында.

Әдеттегідей, көгілдір пойыздар өтті, мыңдаған жолаушылар төмен түсіп, эскалатормен көтерілді және олардың ешқайсысы жақын жерде тәжірибелер жүргізіліп жатқанын елестеткен жоқ, олардың маңыздылығын бағалау қиын. Ақырында, Ленинградта байқалған нәтижелерге ұқсас нәтижелер алынды. Күмән жоқ: өздігінен ыдырау уран ядроларына тән. Оны байқау үшін ерекше эксперименттік шеберлікті көрсету керек болды: әр сағаттан 1 сағатта

60 000 000 000 000 уран атомы бір ғана ыдырайды. Шынымен - мұхиттағы тамшы!

К.А.Петржак пен Г.Н.Флеров уранның өмірбаянының әлемдегі алғашқы тізбекті реакцияның алдындағы сол бөлігінде соңғы бетті жазды. Оны 1942 жылы 2 желтоқсанда Энрико Ферми жүзеге асырды.

30-жылдардың соңында Ферми, басқа да көрнекті ғалымдар сияқты, нацистік обадан қашып, Америкаға эмиграциялауға мәжбүр болды. Мұнда ол өзінің ең маңызды эксперименттерін жалғастыруды көздеді. Бірақ бұл қыруар қаржыны қажет етті. Фермидің тәжірибелері фашизммен күресуге болатын қуатты атом қаруын алуға мүмкіндік беретініне Америка үкіметін сендіру қажет болды. Бұл миссияны әлемге әйгілі ғалым Альберт Эйнштейн қолға алды. Ол АҚШ президенті Франклин Рузвельтке хат жазады, ол мына сөздермен басталады: «Мырза! Мен қолжазбада танысқан Э.Ферми мен Л.Сзилардтың соңғы жұмысы уран элементінің жақын арада энергияның жаңа маңызды көзіне айналуы мүмкін деген үміт береді...». Хатта ғалым үкіметті уран зерттеулерін қаржыландыруды бастауға шақырған. Эйнштейннің орасан зор беделі мен халықаралық жағдайдың ауырлығын ескере отырып, Рузвельт өз келісімін берді.

1941 жылдың аяғында Чикаго тұрғындары спортпен ешқандай байланысы жоқ стадиондардың бірінің аумағында ерекше жаңғыруды байқады. Қақпаға әлсін-әлсін жүк тиеген көліктер келе жатты. Көптеген күзетшілер бейтаныс адамдарды стадион қоршауына жақындатуға да рұқсат етпеген. Мұнда, батыс стендінің астында орналасқан теннис корттарында Энрико Ферми өзінің ең қауіпті экспериментін - уранның бөлінуінің бақыланатын тізбекті реакциясын жүзеге асыруды дайындады. Дүние жүзіндегі бірінші ядролық реакторды салу жұмыстары жыл бойы күндіз-түні жүргізілді.

1942 жылы 2 желтоқсанда таң атты. Ғалымдар түні бойы көздерін жұмады, есептерді қайта-қайта тексерді. Стадион миллиондаған қаланың қақ ортасында орналасқан деп айту әзіл емес, есептеулер ядролық қазандықтағы реакция баяу болатынына, яғни жарылғыш болмайтынына сенімді болғанымен, ешкімде бұл жүздеген мың адамның өмірін қатерге тігу құқығы. Күн әлдеқашан басталды, таңғы ас ішу уақыты келді, бірақ бәрі оны ұмытып кетті - атомға шабуылды мүмкіндігінше тезірек бастау шыдамсыз болды. Дегенмен, Ферми асықпайды: шаршаған адамдарға демалу керек, бізге демалу керек, сонда бәрі мұқият өлшеніп, ойластырылады. Абайлаңыз және тағы да сақ болыңыз. Сөйтіп, барлығы экспериментті бастау командасын күтіп отырғанда, Ферми атомды бағындыру тарихына енген өзінің әйгілі фразасын екі-ақ ауыз сөзбен айтты: «Таңғы асқа барайық!».

Таңғы ас аяқталды, бәрі орнына келді - тәжірибе басталады. Ғалымдардың көзі аспаптарға қадалған. Күту минуттары азапты. Ақырында нейтронды есептегіштер пулемет сияқты сықырлады. Олар нейтрондардың үлкен мөлшеріне тұншығып жатқан сияқты, оларды санауға уақыт жоқ! Тізбекті реакция басталды! Бұл Чикаго уақытымен 15 сағат 25 минутта болды. Атомдық отты 28 минут бойы жағуға рұқсат етілді, содан кейін Фермидің бұйрығымен тізбекті реакция тоқтатылды.

Экспериментке қатысушылардың бірі телефонға жақындап, басшыларына алдын ала келіскен шифрланған сөйлеммен: «Итальяндық навигатор Жаңа әлемге жетті!» - деді. Бұл көрнекті итальяндық ғалым Энрико Фермидің атом ядросының энергиясын босатып, адамның оны өз қалауынша басқара және пайдалана алатынын дәлелдегенін білдірді.

Бірақ ерік - бұл дау-дамайдың еркі. Сипатталған оқиғалар орын алған жылдары тізбекті реакция ең алдымен атом бомбасын жасау жолындағы кезең ретінде қарастырылды. Дәл осы бағытта Америкада атом ғалымдарының жұмысы жалғасын тапты.

Бұл жұмыстармен байланысты ғылыми ортада атмосфера өте шиеленісті болды. Бірақ мұнда да кейбір қызықтар болды.

1943 жылдың күзінде ең үлкен физик Нильс Бордың орасан зор білімі мен талантын пайдалану үшін немістер басып алған Даниядан Америкаға алып баруға шешім қабылданды. Қараңғы түнде британдық сүңгуір қайықтар жасырын күзететін балықшы қайығында балықшы атын жамылған ғалымды Швецияға алып кетті, ол жерден Англияға ұшақпен, содан кейін ғана АҚШ-қа жөнелтіледі.

Бордың бүкіл жүгі бір бөтелкеден тұрды. Бұл кәдімгі жасыл дат сыра бөтелкесі, онда ол немістердің баға жетпес ауыр суын, физиктердің жағаларын көзінің қарашығындай сақтайтын: көптеген атом ғалымдарының пікірінше, бұл ауыр судың нейтрондық модератор қызметін атқара алатын. ядролық реакция.

Бор шаршап-шалдығатын ұшуға өте ауыр шыдап, есін жиған бойда ең алдымен ауыр су құйылған бөтелкенің бүтіндігін тексеру болды. Содан кейін, үлкен өкінішпен, ғалым өзінің беймазалығының құрбаны болғанын анықтады: оның қолында нағыз дат сырасы бар бөтелке, ал ауыр суы бар ыдыс үйде тоңазытқышта қалды.

Атом бомбасына арналған уран-235-тің алғашқы кішкене бөлігі Теннессидегі алып Оак-Ридж зауыттарында алынған кезде, ол арнайы курьермен Нью-Мексикодағы каньондар арасында жасырылған Лос-Аламосқа жіберілді, онда осы өлімге әкелетін қарулар жасалды. Көлікті өзі жүргізетін курьерге оған берілген қорапта не бар екені айтылмаған, бірақ ол Оак жотасында туған жұмбақ «өлім сәулелері» туралы қорқынышты әңгімелерді бірнеше рет естіген. Ол неғұрлым алысқа барған сайын, оны көбірек толқу биледі. Ақырында ол артына жасырылған қораптың мінез-құлқындағы алғашқы күдікті белгі бойынша көліктен мүмкіндігінше жылдам жүгіруді шешті.

Ұзын көпір бойымен келе жатқан жүргізуші кенет арт жақтан қатты дыбысты естіді. Ол лақтырылғандай көліктен түсіп, өмірінде ешқашан жүгірмегендей жылдам жүгірді. Бірақ қазір біршама қашықтыққа жүгірген ол қажыған күйде тоқтады, оның аман-сау екеніне көз жеткізді, тіпті артына қарауға батылы барды. Осы уақытта оның көлігінің артында шыдамсыз дыбыс шығарған көліктердің ұзын құйрығы өсіп үлгерді. Қайтып, жолымды жалғастыруым керек еді.

Бірақ ол рульге отырған бойда тағы да қатты оқ естілді де, өзін-өзі сақтау инстинкті қайтадан бейшараны көліктен лақтырып жіберді және оны ауыр жәшіктен асығады. Ашулы полицей оны мотоциклмен қуып жетіп, мемлекеттік құжаттарды көргеннен кейін ғана шошып кеткен жүргізуші оқтың жаңа артиллериялық снарядтар сынақтан өткізіліп жатқан жақын маңдағы полигоннан шығып жатқанын білген.

Лос-Аламостағы жұмыс ең қатаң құпияда жүргізілді. Барлық ірі ғалымдар осында болжамды аттармен болды. Мәселен, Нильс Бор Лос-Аламоста Николае Бейкер, Энрико Ферми Генри Фермер, Евгений Вигнер Евгений Вагнер ретінде белгілі болды.

Бірде Ферми мен Вигнер құпия зауыттың аумағынан шығып бара жатқанда, оларды күзетші тоқтатты. Ферми өзінің жеке куәлігін Фермердің атына көрсетті, ал Вигнер оның құжаттарын таба алмады. Күзетшіде зауытқа кіруге және шығуға рұқсат етілгендердің тізімі болды. «Сіздің фамилияңыз?» деп сұрады. Есі жоқ профессор әуелі әдетінен «Вигнер» деп күбірледі, бірақ бірден өзін ұстап алып: «Вагнер» деп түзелді. Бұл күзетшінің күдігін тудырды. Вагнер тізімде болды, бірақ Вигнер жоқ. Ол өзі бұрыннан жақсы білетін Фермиге бұрылып: «Бұл кісінің аты Вагнер ба?» - деп сұрады. «Оның есімі Вагнер. Бұл менің Фермер екендігім сияқты шындық, - деп күлімсіреп, ол ғалымдарды өткізіп жіберген күзетші Фермиді салтанатты түрде сендірді.

Шамамен 1945 жылдың ортасында екі миллиард доллар жұмсалған атом бомбасын жасау жұмыстары аяқталды, ал 6 тамызда Жапонияның Хиросима қаласының үстінде ондаған мың адам шығынға ұшыраған алып өрт саңырауқұлағы пайда болды. өмір сүреді. Бұл дата өркениет тарихында қара күнге айналды. Ғылымның ең үлкен жетістігі адамзаттың ең үлкен қасіретін тудырды.

Ғалымдар алдында, бүкіл әлем алдында сұрақ туындады: бұдан кейін не істеу керек? Ядролық қаруды жетілдіруді жалғастыру, адамдарды жоюдың одан да қорқынышты құралдарын жасау керек пе?

Жоқ! Бұдан былай атом ядроларының құрамындағы орасан зор энергия адамға қызмет етуі керек. Бұл жолдағы алғашқы қадамды академик И.В.Курчатов бастаған кеңес ғалымдары жасады. 1954 жылы 27 маусымда Мәскеу радиосы ерекше маңызға ие хабарлама жасады: «Қазіргі уақытта Кеңес Одағында кеңес ғалымдары мен инженерлерінің күш-жігерінің арқасында бірінші өнеркәсіптік атом энергетикасын жобалау және салу жұмыстары сәтті аяқталды. пайдалы қуаты 5000 киловатт болатын станция.» уран атомының ішектерінде өндірілетін энергия.

«Бұл тарихи оқиға, — деп жазды сол күндері «Дейли Уоркер», — Хиросимаға тасталған алғашқы атом бомбасынан гөрі халықаралық маңызы өлшеусіз үлкен...»

Бірінші атом электр станциясының іске қосылуы технологияның жаңа саласы – атом энергетикасының дамуының басы болды. Уран 20 ғасырдың бейбіт отынына айналды.

Тағы бес жыл өтті, дүние жүзіндегі алғашқы атомдық мұзжарғыш «Ленин» кеңестік кеме жасау зауыттарының қорынан шықты. Оның қозғалтқыштары толық қуатта (44 мың ат күші!) жұмыс істеуі үшін бірнеше ондаған грамм уранды «жану» керек. Бұл ядролық отынның кішкене бөлігі, мысалы, Лондон-Нью-Йорк рейсін жасай отырып, қарапайым моторлы кемелерді сүйреп апаруға мәжбүр болған мыңдаған тонна мазут немесе көмірді алмастыруға қабілетті. Ал бірнеше ондаған келі уран отыны бар «Ленин» атомдық мұзжарғыш кемесі үш жыл бойы портқа «жанармай құюға» бармай-ақ Арктика мұзын жаншып алады.

1974 жылы одан да қуатты ядролық мұзжарғыш «Арктика» өз міндеттерін атқаруға кірісті.

Жыл сайын жаһандық энергетикалық теңгерімдегі ядролық отынның үлесі нақтырақ болып келеді. Қазір Ресейде әрбір төртінші шам атом электр станциясының арқасында жарқырайды. Отынның бұл түрінің артықшылықтары даусыз. Бірақ радиация қаупі туралы ұмытпаңыз. Миллиондаған адамдар зардап шекті. Олардың ішінде 1986 жылы Чернобольск атом электр станциясында болған жантүршігерлік апат салдарынан 100 мыңнан астамы қаза тапты. Ал қазірдің өзінде Чернобыль АЭС маңындағы аумақ ластанған және өмір сүруге жарамсыз. Адам қайтып, сонда тұру үшін кем дегенде тағы жүз жыл қажет. Бірақ апат болмаса да, бәрі тегіс емес. Өйткені, уран отынын пайдалану көптеген қиындықтарға толы, оның ішінде ең маңыздысы түзілетін радиоактивті қалдықтарды жою болып табылады. Оларды арнайы контейнерлерде теңіздер мен мұхиттардың түбіне түсіріңіз? Оларды терең жерге көму керек пе? Мұндай әдістер мәселені толығымен шешуі екіталай: ақыр соңында, біздің планетада өлімге әкелетін заттар қалады. Неліктен оларды алыс жерге — басқа аспан денелеріне жіберуге тырыспасқа? Бұл АҚШ ғалымдарының бірі ұсынған идея. Ол атом электр станцияларының қалдықтарын Жер-Күн бағыты бойынша «жүк» ғарыш кемелеріне тиеуді ұсынды. Әрине, бүгінде мұндай «сәлемдемелердің» жөнелтушілерге шығыны көп болар еді, бірақ, кейбір оптимистік мамандардың пікірінше, 10 жылдан кейін бұл көлік операциялары толық ақталып шығады.

Біздің заманда уранның ұлы болашағын болжау үшін бай қиялдың қажеті жоқ. Ертеңгі Уран – Ғаламның тереңдігіне ұшатын ғарыштық зымырандары және ондаған жылдар бойы энергиямен қамтамасыз етілген алып су астындағы қалалар, бұл жасанды аралдар құру және шөлдерді суару, бұл жердің түбіне ену және планетамыздың климатының өзгеруі.

Уран, бәлкім, табиғаттағы ең ғажайып металл, адам үшін керемет перспективалар ашады!

Мақаланың мазмұны

Уран, U (уран), Ac, Th, Pa, U және трансурандық элементтерді (Np, Pu, Am, Cm, Bk, Cf, Es, Fm, Md, No, Lr) қамтитын актинидтер тобының металл химиялық элементі. Уран ядролық қару мен ядролық энергетикада қолданылуымен танымал болды. Уран оксидтері шыны мен керамиканы бояу үшін де қолданылады.

Табиғатта болу.

Жер қыртысындағы уранның мөлшері 0,003%, жердің беткі қабатында төрт түрлі кен орындары түрінде кездеседі. Біріншіден, бұл уранға өте бай, бірақ сирек кездесетін уранинит немесе уран шайыры (уран диоксиді UO 2) тамырлары. Олар радий шөгінділерімен бірге жүреді, өйткені радий уранның изотоптық ыдырауының тікелей өнімі болып табылады. Мұндай тамырлар Заирде, Канадада (Үлкен аю көлі), Чехияда және Францияда кездеседі. Уранның екінші көзі басқа маңызды минералдардың рудаларымен бірге торий және уран рудасының конгломераттары болып табылады. Конгломераттарда әдетте алу үшін жеткілікті мөлшерде алтын мен күміс бар, ал уран мен торий ілеспе элементтерге айналады. Бұл кендердің ірі кен орындары Канада, Оңтүстік Африка, Ресей және Австралияда кездеседі. Уранның үшінші көзі – карнотит минералына (калий уранилванадаты) бай шөгінді жыныстар мен құмтастар, оның құрамында ураннан басқа айтарлықтай мөлшерде ванадий және басқа элементтер бар. Мұндай кендер АҚШ-тың батыс штаттарында кездеседі. Темір-уран тақтатастары мен фосфат рудалары шөгінділердің төртінші көзін құрайды. Швед тақтатастарында бай кен орындары кездеседі. Марокко мен АҚШ-тағы кейбір фосфат рудаларында уранның едәуір мөлшері бар, ал Ангола мен Орталық Африка Республикасындағы фосфат кен орындары уранға одан да бай. Қоңыр көмірлердің көпшілігінде және кейбір көмірлерде әдетте уран қоспалары болады. Уранға бай қоңыр көмір кен орындары Солтүстік және Оңтүстік Дакотада (АҚШ), ал битумды көмірлер Испания мен Чехияда кездеседі.

Ашылу.

Уранды 1789 жылы неміс химигі М.Клапрот ашты, ол элементті осыдан 8 жыл бұрын Уран планетасының ашылуы құрметіне атады. (Клапрот өз заманының жетекші химигі болды; ол басқа элементтерді де ашты, соның ішінде Ce, Ti және Zr.) Шындығында, Клапрот алған зат элементтік уран емес, оның тотыққан түрі, ал элементтік уран бірінші болып шықты. 1841 жылы француз химигі Э.Пелиго алған. Ашылған сәттен бастап 20 ғасырға дейін. Уран қазіргідей маңызды емес еді, дегенмен оның көптеген физикалық қасиеттері, сондай-ақ атомдық массасы мен тығыздығы анықталған. 1896 жылы А.Беккерель уран тұздарының қараңғыда фотопластинканы жарықтандыратын сәулеленуі бар екенін анықтады. Бұл жаңалық химиктерді радиоактивтілік саласындағы зерттеулерді белсендірді және 1898 жылы француз физиктері П.Кюри мен М.Склодовска-Кюридің әйелі радиоактивті элементтердің полоний мен радий тұздарын және Э.Резерфорд, Ф.Соддиді бөліп алды. , К.Файенс және басқа ғалымдар радиоактивті ыдырау теориясын жасап, қазіргі ядролық химия мен атом энергиясының негізін қалады.

Уранның алғашқы қолданылуы.

Уран тұздарының радиоактивтілігі белгілі болғанымен, оның кендері осы ғасырдың бірінші үштен бірінде ілеспе радий алу үшін ғана пайдаланылды, ал уран қажетсіз жанама өнім болып саналды. Оны пайдалану негізінен керамика технологиясы мен металлургияда шоғырланған; Уран оксидтері ақшыл сарыдан қою жасылға дейінгі аралықта әйнекті бояу үшін кеңінен қолданылды, бұл қымбат емес шыны өндірісінің дамуына ықпал етті. Бүгінгі таңда осы салалардың өнімдері ультракүлгін сәулелер астында флуоресцентті болып табылады. Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде және одан кейін көп ұзамай карбид түріндегі уран Mo және W ұқсас аспаптық болаттар өндірісінде қолданылды; Уранның 4–8% вольфраммен алмастырылды, оның өндірісі сол кезде шектеулі болды. 1914–1926 жылдары аспаптық болаттарды алу үшін жылына 30% (мас.) U құрайтын бірнеше тонна ферроуран өндірілді. Алайда уранды бұлай пайдалану ұзаққа созылмады.

Қазіргі заманғы уран қолданбалары.

Уран өнеркәсібі 1939 жылы 235 U уран изотопының бөлінуі жүзеге асырылған кезде қалыптаса бастады, бұл 1942 жылдың желтоқсанында уранның бөлінуінің басқарылатын тізбекті реакцияларының техникалық орындалуына әкелді. Бұл атом дәуірінің туылуы болды. , елеусіз элементтен уран қоғам өміріндегі ең маңызды элементтердің біріне айналған кезде. Атом бомбасын жасаудағы уранның әскери маңызы және оны ядролық реакторларда отын ретінде пайдалану уранға астрономиялық сұранысты тудырды. Уранға сұраныстың арту хронологиясы Ұлы Аю көліндегі (Канада) кен орындарының тарихынан қызықты. 1930 жылы осы көлде уран оксидтерінің қоспасы болып табылатын шайыр қоспасы табылса, 1932 жылы осы жерде радий тазарту технологиясы орнатылды. Әрбір тонна кеннен (шайыр қоспасы) 1 г радий және жарты тоннаға жуық жанама өнім уран концентраты алынды. Алайда радий аз болды және оны өндіру тоқтатылды. 1940-1942 жылдар аралығында игеру қайта жанданып, АҚШ-қа уран рудасын жөнелту басталды. 1949 жылы уранды ұқсас тазарту, кейбір жақсартулармен таза UO 2 алу үшін қолданылды. Бұл өндіріс өсті және қазіргі уақытта ең ірі уран өндірісінің бірі болып табылады.

Қасиеттер.

Уран – табиғатта кездесетін ең ауыр элементтердің бірі. Таза металл өте тығыз, иілгіш, электропозитивті, электр өткізгіштігі төмен және реактивтілігі жоғары.

Уранның үш аллотроптық модификациясы бар: а-уран (орторомбты кристалдық тор), бөлме температурасынан 668 ° C-қа дейінгі диапазонда болады; б-уран (тетрагональды типті күрделі кристалдық тор), 668–774 ° С диапазонында тұрақты; g- 774°С-тан балқу температурасына дейін (1132°С) тұрақты уран (дене центрленген текше кристалды тор). Уранның барлық изотоптары тұрақсыз болғандықтан, оның барлық қосылыстары радиоактивті.

Уран изотоптары

238 U, 235 U, 234 U табиғатта 99,3: 0,7: 0,0058 қатынасында, ал 236 U - іздік мөлшерде кездеседі. 226 U-ден 242 U-ге дейінгі уранның барлық басқа изотоптары жасанды түрде өндіріледі. 235 U изотопы ерекше маңызға ие. Баяу (жылу) нейтрондардың әсерінен орасан зор энергия бөлінуімен ыдырайды. 235 U толық бөлінуі «жылу энергиясының баламасы» 2H 10 7 кВт сағ / кг шығаруға әкеледі. 235 U бөлінуін тек үлкен көлемдегі энергияны өндіру үшін ғана емес, сонымен қатар басқа маңызды актинидтік элементтерді синтездеу үшін де қолдануға болады. Табиғи изотоптық құрамды уран ядролық реакторларда 235 U ыдырауы кезінде пайда болған нейтрондарды алу үшін пайдаланылуы мүмкін, сонымен қатар тізбекті реакцияға қажет емес артық нейтрондар басқа табиғи изотоппен ұсталуы мүмкін, бұл өндіріске әкеледі. плутоний:

238 U жылдам нейтрондармен бомбаланғанда келесі реакциялар жүреді:

Бұл схемаға сәйкес ең көп таралған 238 U изотопын плутоний-239-ға айналдыруға болады, ол 235 U сияқты баяу нейтрондардың әсерінен бөлінуге қабілетті.

Қазіргі уақытта уранның көптеген жасанды изотоптары алынды. Олардың ішінде 233 U әсіресе баяу нейтрондармен әрекеттесу арқылы бөлінетіндігімен ерекшеленеді.

Уранның кейбір басқа жасанды изотоптары химиялық және физикалық зерттеулерде жиі радиоактивті белгілер (көрсеткіштер) ретінде пайдаланылады; бұл ең алдымен б- эмитент 237 U және а- эмитент 232 U.

Қосылымдар.

Уран – реактивтілігі жоғары металл – тотығу дәрежесі +3-тен +6-ға дейін, активтілігі бойынша бериллийге жақын, барлық бейметалдармен әрекеттеседі және Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg, Mg, Ni, Pb, Sn және Zn. Ұсақ бөлінген уран әсіресе реактивті және 500 ° C жоғары температурада жиі уран гидридіне тән реакцияларға түседі. Кесек уран немесе жоңқа 700–1000 ° С температурада жақсы жанады, ал уран булары 150–250 ° С температурада жанады, ал уран 200–400 ° С температурада HF-мен әрекеттеседі, UF 4 және H 2 құрайды. Уран концентрлі HF немесе H 2 SO 4 және 85% H 3 PO 4 тіпті 90 ° C температурада баяу ериді, бірақ концпен оңай әрекеттеседі. HCl және HBr немесе HI-мен аз белсенді. Уранның сұйылтылған және концентрацияланған HNO 3-пен уран нитратының түзілуімен ең белсенді және жылдам реакциясы ( төменде қараңыз). HCl қатысында уран органикалық қышқылдарда тез ериді, органикалық U 4+ тұздарын түзеді. Тотығу дәрежесіне байланысты уран бірнеше тұз түрлерін түзеді (олардың ішіндегі ең маңыздысы U 4+, олардың бірі UCl 4 оңай тотығатын жасыл тұз); UO 2 (NO 3) 2 түріндегі уранил тұздары (радикал UO 2 2+) сары түске ие және жасыл түсті флуоресцентті. Уранил тұздары амфотерлі UO 3 оксидін (сары түсті) қышқыл ортада еріту арқылы түзіледі. Сілтілік ортада UO 3 Na 2 UO 4 немесе Na 2 U 2 O 7 сияқты уранаттар түзеді. Соңғы қосылыс («сары уранил») фарфор глазурын өндіру үшін және флуоресцентті шыныларды өндіру үшін қолданылады.

Уран галогенидтері 1940-1950 жылдары кеңінен зерттелді, өйткені олардың негізінде атом бомбасы немесе ядролық реактор үшін уран изотоптарын бөлу әдістері жасалды. Уран трифториді UF 3 UF 4 сутегімен тотықсыздандыру арқылы алынды, ал уран тетрафториді UF 4 әртүрлі әдістермен HF-ның UO 3 немесе U 3 O 8 сияқты оксидтермен реакциясы немесе уранды қосылыстардың электролиттік тотықсыздануы арқылы алынады. Уран гексафториді UF 6 U немесе UF 4 элементті фтормен фторлау немесе оттегінің UF 4-ке әсер етуі арқылы алынады. Гексафторид 64 ° C (1137 мм Hg) температурада жоғары сыну көрсеткіші бар мөлдір кристалдар түзеді; қосылыс ұшпа (қалыпты қысымда 56,54°С сублимацияланады). Уран оксогалидтері, мысалы, оксофторидтердің құрамы UO 2 F 2 (уранил фториді), UOF 2 (уран оксиді-дифториді) болады.

Уран – атомдық нөмірі 92 актинидтер тобының химиялық элементі. Ол ең маңызды ядролық отын болып табылады. Оның жер қыртысындағы концентрациясы шамамен миллионға 2 бөлікті құрайды. Маңызды уран минералдарына уран оксиді (U 3 O 8), уранинит (UO 2), карнотит (калий уранилванадаты), отенит (калий уранилфосфаты) және торбернит (сусыз мыс және уранилфосфаты) жатады. Осы және басқа уран кендері ядролық отынның көздері болып табылады және барлық белгілі қазбалы отын кен орындарына қарағанда бірнеше есе көп энергияны қамтиды. 1 кг уран 92 U 3 миллион кг көмірдей энергия береді.

Ашылу тарихы

Уран химиялық элементі - тығыз, қатты, күмістей ақ металл. Ол икемді, иілгіш және жылтыратуға жарамды. Ауада металл ұсақталған күйде тотығады және тұтанады. Салыстырмалы түрде нашар өткізгіш. Уранның электрондық формуласы 7s2 6d1 5f3.

Элементті 1789 жылы неміс химигі Мартин Генрих Клапрот ашқанымен, оны жақында ашылған Уран планетасының атымен атағанымен, металдың өзін 1841 жылы француз химигі Евгений-Мельхиор Пелигот уран тетрахлоридінен (UCl 4) тотықсыздандыру арқылы бөліп алды. калий.

Радиоактивтілік

1869 жылы орыс химигі Дмитрий Менделеевтің периодтық кестені құруы белгілі ең ауыр элемент ретінде уранға назар аударды, ол 1940 жылы нептуний ашылғанға дейін сақталды. 1896 жылы француз физигі Анри Беккерель ондағы радиоактивтілік құбылысын ашты. . Бұл қасиет кейінірек көптеген басқа заттардан табылды. Қазіргі уақытта радиоактивті уран өзінің барлық изотоптарында 238 U (99,27 %, жартылай ыдырау периоды – 4 510 000 000 жыл), 235 U (0,72 %, жартылай ыдырау периоды – 713 000 000 жыл) және 2306 U (00, %) қоспасынан тұратыны белгілі. жартылай ыдырау периоды – 247 000 жыл). Бұл, мысалы, геологиялық процестерді және Жердің жасын зерттеу үшін тау жыныстары мен минералдардың жасын анықтауға мүмкіндік береді. Ол үшін уранның радиоактивті ыдырауының соңғы өнімі болып табылатын қорғасынның мөлшерін өлшейді. Бұл жағдайда 238 U бастапқы элемент, ал 234 U өнімдердің бірі болып табылады. 235 U актиний ыдырау сериясын тудырады.

Тізбекті реакцияны ашу

Уран химиялық элементі неміс химиктері Отто Хан мен Фриц Страсман 1938 жылдың соңында баяу нейтрондармен бомбаланған кезде ондағы ядролық ыдырауды ашқаннан кейін кеңінен қызығушылық пен қарқынды зерттеу тақырыбына айналды. 1939 жылдың басында итальяндық американдық физик Энрико Ферми атомның бөліну өнімдерінің арасында тізбекті реакция тудыруға қабілетті элементар бөлшектер болуы мүмкін деген болжам жасады. 1939 жылы американдық физиктер Лео Сзилард пен Герберт Андерсон, сондай-ақ француз химигі Фредерик Жолио-Кюри және олардың әріптестері бұл болжамды растады. Кейінгі зерттеулер атом ыдырауы кезінде орта есеппен 2,5 нейтрон бөлінетінін көрсетті. Бұл ашылулар бірінші өзін-өзі қамтамасыз ететін ядролық тізбекті реакцияға (12.02.1942), бірінші атом бомбасына (16.07.1945), оның соғыс қимылдарында алғаш рет қолданылуына (08.06.1945), бірінші ядролық сүңгуір қайықтың (1945 ж. 1955) және бірінші толық ауқымды атом электр станциясы (1957).

Тотығу күйлері

Уран химиялық элементі күшті электропозитивті металл болғандықтан сумен әрекеттеседі. Ол қышқылдарда ериді, бірақ сілтілерде емес. Маңызды тотығу күйлері +4 (UO 2 оксиді, UCl 4 сияқты тетрагалидтер және жасыл сулы U 4+ ионы сияқты) және +6 (UO 3 оксиді, UF 6 гексафторид және UO 2 2+ уранил ионындағы сияқты). Су ерітіндісінде уран сызықтық құрылымы [O = U = O] 2+ болатын уранил ионының құрамында ең тұрақты болып табылады. Элементте +3 және +5 күйлері бар, бірақ олар тұрақсыз. Red U 3+ оттегісіз суда баяу тотығады. UO 2 + ионының түсі белгісіз, себебі ол диспропорцияға ұшырайды (UO 2 + бір уақытта U 4+ дейін тотықсызданады және UO 2 2+ дейін тотықтырады), тіпті өте сұйылтылған ерітінділерде де болады.

Ядролық отын

Баяу нейтрондардың әсерінен уран атомының ыдырауы салыстырмалы түрде сирек кездесетін 235 U изотопында жүреді. Бұл жалғыз табиғи бөлінетін материал және ол 238 U изотопынан бөлінуі керек. Сонымен қатар, абсорбция және теріс бетадан кейін. ыдырау кезінде уран-238 баяу нейтрондардың әсерінен ыдырайтын синтетикалық плутоний элементіне айналады. Сондықтан табиғи уранды реакторлар мен селекционерлерді түрлендіруде қолдануға болады, онда ыдырау сирек 235 U және плутоний 238 U трансмутациясымен бір мезгілде өндіріледі. Бөлінетін 233 U ядролық отын ретінде пайдалану үшін табиғатта кең таралған торий-232 изотопынан синтезделуі мүмкін. Уран синтетикалық трансуран элементтері алынатын негізгі материал ретінде де маңызды.

Уранның басқа қолданылуы

Химиялық элементтің қосылыстары бұрын керамика үшін бояғыштар ретінде қолданылған. Гексафторид (UF 6) 25 ° C температурада әдеттен тыс жоғары бу қысымы (0,15 атм = 15 300 Па) бар қатты зат. UF 6 химиялық тұрғыдан өте реактивті, бірақ бу күйіндегі коррозиялық табиғатына қарамастан, UF 6 байытылған уранды алу үшін газды диффузия және газды центрифугалау әдістерінде кеңінен қолданылады.

Металл органикалық қосылыстар метал-көміртек байланыстары металды органикалық топтармен байланыстыратын қосылыстардың қызықты және маңызды тобы болып табылады. Ураноцен – уран атомы циклоктатетраен C 8 H 8 байланысқан органикалық сақиналардың екі қабатының арасында орналасқан U (C 8 H 8) 2 органо-урандық қосылыс. Оның 1968 жылы ашылуы металлорганикалық химияның жаңа саласын ашты.

Таусылған табиғи уран радиациялық қорғаныс құралы, балласт, броньды тесіп өтетін снарядтар және танк сауыттары ретінде пайдаланылады.

Өңдеу

Химиялық элемент өте тығыз (19,1 г / см 3) болса да, салыстырмалы түрде әлсіз, жанбайтын зат болып табылады. Шынында да, уранның металлдық қасиеттері оны күміс пен басқа шынайы металдар мен бейметалдар арасында орналастыратын сияқты, сондықтан ол құрылымдық материал ретінде пайдаланылмайды. Уранның негізгі құндылығы оның изотоптарының радиоактивті қасиеттерінде және олардың бөліну қабілетінде. Табиғатта металдың барлығы дерлік (99,27%) 238 U. Қалғандары 235 U (0,72%) және 234 U (0,006%) құрайды. Осы табиғи изотоптардың тек 235 U ғана нейтрондық сәулелену арқылы тікелей ыдыраған. Алайда, ол сіңірілген кезде, 238 U 239 U құрайды, ол ақырында 239 Pu-ға ыдырайды, ядролық энергия мен ядролық қару үшін үлкен маңызы бар бөлінетін материал. Басқа бөлінетін изотоп, 233 U, 232 Th нейтрондық сәулелену арқылы алынуы мүмкін.

Кристалды формалар

Уранның сипаттамалары қалыпты жағдайда да оның оттегімен және азотпен реакциясын анықтайды. Жоғары температурада ол легирленген металдардың кең спектрімен әрекеттесіп, интерметалдық қосылыстар түзеді. Басқа металдармен қатты ерітінділердің түзілуі элемент атомдары түзетін ерекше кристалдық құрылымдарға байланысты сирек кездеседі. Бөлме температурасы мен балқу температурасы 1132 ° C аралығында уран металы альфа (α), бета (β) және гамма (γ) деп аталатын 3 кристалдық пішінде болады. α күйінен β күйіне ауысу 668 ° C температурада және β күйінен γ 775 ° C температурада жүреді. γ-уран денеге бағытталған текше кристалды құрылымға ие, ал β - тетрагональды. α фазасы жоғары симметриялық орторомбты құрылымдағы атомдар қабаттарынан тұрады. Бұл анизотропты бұрмаланған құрылым легірленген металл атомдарының уран атомдарын ауыстыруына немесе кристалдық тордағы олардың арасындағы кеңістікті алуына жол бермейді. Қатты ерітінділер тек молибден мен ниобий түзетіні анықталды.

Кендер

Жер қыртысында уранның шамамен 2 бөлігі миллионға жетеді, бұл оның табиғатта кең таралғанын көрсетеді. Мұхиттарда осы химиялық элементтің 4,5 × 10 9 тоннасы бар деп есептеледі. Уран 150-ден астам түрлі минералдардың маңызды құрамдас бөлігі және тағы 50-нің кіші құрамдас бөлігі болып табылады. Магматикалық гидротермальды тамырлар мен пегматиттерде кездесетін негізгі минералдарға уранинит пен шайыр жатады. Бұл кендерде элемент диоксид түрінде кездеседі, ол тотығуға байланысты UO 2-ден UO 2,67-ге дейін өзгеруі мүмкін. Уран кеніштерінің басқа да экономикалық маңызды өнімдері аутунит (гидратталған кальций уранилфосфаты), тобернит (гидратталған мыс уранилфосфаты), кофенит (гидратталған қара уран силикаты) және карнотит (гидратталған калий уранилванадаты).

Белгілі арзан уран қорының 90%-дан астамы Австралияда, Қазақстанда, Канадада, Ресейде, Оңтүстік Африкада, Нигерде, Намибияда, Бразилияда, ҚХР-да, Моңғолияда және Өзбекстанда бар деп бағаланады. Ірі кен орындары Онтарио, Канада, Гурон көлінің солтүстігінде орналасқан Эллиот көлінің конгломерат тау жыныстарының түзілімдерінде және Оңтүстік Африканың Витватерсранд алтын кенішінде кездеседі. Америка Құрама Штаттарының батысындағы Колорадо үстіртіндегі және Вайоминг бассейніндегі құм түзілімдерінде де уранның айтарлықтай қоры бар.

Тау-кен

Уран кендері жер бетіне жақын және терең (300-1200 м) шөгінділерде де кездеседі. Жер асты қабатының қалыңдығы 30 м-ге жетеді.Басқа металл рудалары сияқты жер бетінен уранды ірі жер қазатын техникамен, ал терең шөгінділерді дәстүрлі тік және көлбеу шахта әдістерімен өндіреді. 2013 жылы уран концентратының әлемдік өндірісі 70 мың тоннаны құрады.Ең өнімді уран кеніштері Қазақстанда (барлық өндірістің 32%), Канада, Австралия, Нигер, Намибия, Өзбекстан және Ресейде орналасқан.

Уран кендері әдетте құрамында уран бар минералдардың аз ғана мөлшерін қамтиды және оларды тікелей пирометаллургиялық әдістермен балқыту мүмкін емес. Оның орнына уранды өндіру және тазарту үшін гидрометаллургиялық процедураларды қолдану керек. Концентрацияның жоғарылауы өңдеу схемаларына жүктемені айтарлықтай азайтады, бірақ пайдалы қазбаларды өңдеу үшін әдетте қолданылатын гравитация, флотация, электростатикалық және тіпті қолмен сұрыптау сияқты дәстүрлі байыту әдістерінің ешқайсысы қолданылмайды. Бірнеше ерекшеліктерді қоспағанда, бұл әдістер уранның айтарлықтай жоғалуына әкеледі.

Жану

Уран кендерін гидрометаллургиялық өңдеуден бұрын көбінесе жоғары температурада күйдіру сатысы өтеді. Қуыру сазды құрғатады, көміртекті материалдарды кетіреді, күкірт қосылыстарын зиянсыз сульфаттарға дейін тотықтырады және кейінгі өңдеуге кедергі келтіруі мүмкін кез келген басқа тотықсыздандырғыштарды тотықтырады.

Шаймалау

Уран күйдірілген кендерден қышқыл және сілтілі сулы ерітінділермен алынады. Барлық шаймалау жүйелерінің табысты жұмыс істеуі үшін химиялық элемент бастапқыда не тұрақтырақ 6 валентті түрде болуы керек, не өңдеу кезінде осы күйге дейін тотығуы керек.

Қышқылды сілтісіздендіруді әдетте кен мен ликсивиант қоспасын қоршаған орта температурасында 4-48 сағат араластыру арқылы жүргізеді. Күкірт қышқылы ерекше жағдайлардан басқа қолданылады. Ол рН 1,5 болғанда соңғы сұйықтықты алу үшін жеткілікті мөлшерде беріледі. Күкірт қышқылын шаймалау схемалары әдетте төрт валентті U 4+ пен 6 валентті уранилді (UO 2 2+) тотықтыру үшін марганец диоксидін немесе хлоратты пайдаланады. Әдетте, U 4+ тотығуы үшін шамамен 5 кг марганец диоксиді немесе тоннасына 1,5 кг натрий хлораты жеткілікті. Кез келген жағдайда тотыққан уран күкірт қышқылымен әрекеттесіп, уранилсульфатты комплексті анион 4- түзеді.

Құрамында кальцит немесе доломит сияқты негізгі минералдардың едәуір мөлшері бар кен 0,5-1 молярлық натрий карбонатының ерітіндісімен шайылады. Түрлі реагенттер зерттеліп, сыналғанымен, оттегі уранның негізгі тотықтырғышы болып табылады. Әдетте руда атмосфералық қысымда және 75-80°С температурада белгілі бір уақыт аралығында ауада сілтіленеді, бұл нақты химиялық құрамға байланысты. Сілті уранмен әрекеттесіп, 4- оңай еритін комплекс ионын түзеді.

Әрі қарай өңдеуден бұрын қышқыл немесе карбонатты шаймалау нәтижесінде пайда болатын ерітінділер анықталуы керек. Сазды және басқа кен шөгінділерін кең ауқымда бөлу тиімді флокуляциялық агенттерді, соның ішінде полиакриламидтерді, гуар сағызын және жануар желімін қолдану арқылы жүзеге асырылады.

Экстракция

Күрделі иондар 4- және 4- олардың сәйкес ион алмастырғыш шайырды шаймалау ерітінділерінен сорбциялануы мүмкін. Сорбциялық және элюциондық кинетикасымен, бөлшектерінің өлшемімен, тұрақтылығымен және гидравликалық қасиеттерімен сипатталатын бұл арнайы шайырлар әртүрлі өңдеу технологияларында, мысалы, қозғалмайтын және қозғалатын төсектерде, кәрзеңкедегі ион алмастырғыш шайырда және үздіксіз целлюлозада қолданылуы мүмкін. Әдетте, натрий хлориді және аммиак немесе нитрат ерітінділері сорбцияланған уранды элюциялау үшін қолданылады.

Уранды еріткішпен экстракциялау арқылы қышқыл руда ерітінділерінен бөліп алуға болады. Өнеркәсіпте алкилфосфор қышқылдары, сонымен қатар екіншілік және үшінші реттік алкиламиндер қолданылады. Әдетте, 1 г/л-ден астам ураны бар қышқыл фильтраттар үшін ион алмасу әдістеріне қарағанда еріткіш экстракцияға артықшылық беріледі. Алайда бұл әдіс карбонатты сілтілеуге қолданылмайды.

Содан кейін уранды азот қышқылында ерітіп, уран нитратының түзілуімен тазартады, экстракцияланады, кристалданады және триоксид UO 3 түзу арқылы күйдіріледі. Тотықсызданған UO2 диоксиді фторид сутегімен әрекеттесіп UF4 тетафторидін түзеді, одан уран металы 1300°С температурада магниймен немесе кальциймен тотықсызданады.

Тетрафторидті газ диффузиясы, газды центрифугалау немесе сұйық термиялық диффузия арқылы байытылған уран-235-ті бөлу үшін қолданылатын UF 6 гексафторидін қалыптастыру үшін 350 ° C температурада фторлауға болады.

Уран - периодтық жүйедегі ауыр металл элементтерінің бірі. Уран энергетика мен әскери өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Периодтық кестеде оны 92 санында табуға болады және массалық саны 238 болатын латынның U әрпімен белгіленеді.

Уран қалай ашылды

Жалпы, уран сияқты химиялық элемент өте ұзақ уақыт бойы белгілі. Біздің дәуірімізге дейін де табиғи уран оксиді керамикаға сары глазурь жасау үшін пайдаланылғаны белгілі. Бұл элементтің ашылуын 1789 жылы неміс химигі Мартин Генрих Клапрот рудадан қара металға ұқсас материал алған кезде қарастыруға болады. Мартин осы аттас жаңа табылған планетаның атын қолдау үшін (сол жылы Уран планетасы ашылды) бұл материалды Уран деп атауға шешім қабылдады. 1840 жылы Клапрот ашқан бұл материал өзіне тән металл жылтырлығына қарамастан уран оксиді болып шыққаны анықталды. Евгений Мельхиор Пелигот оксидтен атомдық уранды синтездеп, оның атомдық массасын 120 AU-ға тең деп анықтады, ал 1874 жылы Менделеев оны өз кестесінің ең алыс ұяшығына қойып, бұл мәнді екі есе арттырды. Тек 12 жылдан кейін ғана Менделеевтің массаны екі есе көбейту туралы шешімі неміс химигі Циммерманның тәжірибелерімен расталды.

Уран қай жерде және қалай өндіріледі

Уран өте кең таралған элемент, бірақ ол уран рудасы түрінде көп. Сіз түсінесіз, оның жер қыртысындағы мөлшері Жердің жалпы массасының 0,00027% құрайды. Уран кені әдетте құрамында кремнийі жоғары қышқыл минералды жыныстарда кездеседі. Уран кендерінің негізгі түрлері: шайыр, карнотит, казолит және самарскит. Резервтік кен орындарын есепке алғанда уран кендерінің ең үлкен қоры Австралия, Ресей және Қазақстан сияқты елдер болып табылады және осының барлығының ішінде Қазақстан жетекші орын алады. Уран өндіру өте қарапайым және қымбат процедура емес. Таза уранды өндіруге және синтездеуге барлық елдердің шамасы келе бермейді. Өндіріс технологиясы келесідей: кен немесе пайдалы қазбалар алтынмен немесе асыл тастармен салыстырылатын шахталарда өндіріледі. Алынған тау жыныстары уран шаңын қалған бөліктерден бөлу үшін ұсақталып, сумен араластырылады. Уран шаңы өте ауыр, сондықтан басқаларға қарағанда тезірек тұнбаға түседі. Келесі қадам уран шаңын басқа жыныстардан қышқыл немесе сілтілі шаймалау арқылы тазарту болып табылады. Процедура келесідей көрінеді: уран қоспасы 150 ° C дейін қызады және қысыммен таза оттегі беріледі. Нәтижесінде уранды басқа қоспалардан тазартатын күкірт қышқылы түзіледі. Ал, соңғы кезеңде уранның таза бөлшектері жойылады. Онда уран шаңынан басқа пайдалы қазбалар да кездеседі.

Уранның радиоактивті сәулелену қаупі

Радиоактивті сәулелену және оның денсаулыққа орны толмас зиян келтіретіні, өлімге әкелетіні сияқты нәрсені бәрі жақсы біледі. Уран белгілі бір жағдайларда радиоактивті сәуле шығара алатын осындай элементтердің бірі болып табылады. Еркін түрінде, оның әртүрлілігіне байланысты, ол альфа және бета сәулелерін шығара алады. Егер сәулелену сыртқы болса, альфа-сәулелері адамға үлкен қауіп төндірмейді, өйткені бұл сәулеленудің ену қабілеті төмен, бірақ ол денеге түскенде олар орны толмас зиян келтіреді. Сыртқы альфа-сәулелерді қамту үшін жазу қағазының өзі жеткілікті. Бета-сәулелену маңыздырақ, бірақ көп емес. Бета-сәулеленудің ену қабілеті альфа-сәулеленуінен жоғары, бірақ бета-сәулеленуді қамту үшін 3-5 мм ұлпа қажет. Сіз қалай айта аласыз? Уран, керісінше, ядролық қаруда қолданылатын радиоактивті элемент! Дұрыс, ол барлық тіршілік иелеріне орасан зор зиян келтіретін ядролық қаруда қолданылады. Ядролық оқтұмсық жарылған кезде тірі организмдерге негізгі зақым гамма-сәулелену мен нейтрон ағынының әсерінен болады. Сәулеленудің бұл түрлері оқтұмсық жарылған кезде термоядролық реакция нәтижесінде пайда болады, ол уран бөлшектерін тұрақты күйден алып тастап, жердегі барлық тіршілікті жояды.

Уран сорттары

Жоғарыда айтылғандай, уранның бірнеше сорттары бар. Сорттар изотоптардың болуын білдіреді, сондықтан изотоптар бірдей элементтерді білдіреді, бірақ массалық сандар әртүрлі.

Сонымен, екі түрі бар:

1. Табиғи;
2. Жасанды;

Өздеріңіз ойлағандай, жерден өндірілген табиғи, ал жасанды адамдар өз күшімен жасалған. Массалық саны 238, 235 және 234 болатын уранның табиғи изотоптары жіктеледі.Сонымен қатар, U-234 U-238-нің қызы болып табылады, яғни біріншісі табиғи жағдайда екіншісінің ыдырауынан алынған. Жасанды түрде жасалған изотоптардың екінші тобының массалық сандары 217-ден 242-ге дейін. Изотоптардың әрқайсысы әртүрлі қасиеттерге ие және белгілі бір жағдайларда әртүрлі мінез-құлықпен сипатталады. Қажеттіліктерге байланысты ядролық ғалымдар мәселелерді шешудің барлық түрлерін табуға тырысады, өйткені әрбір изотоптың әртүрлі энергетикалық құндылығы бар.

Жартылай ыдырау

Жоғарыда айтылғандай, уран изотоптарының әрқайсысының энергетикалық құндылығы мен қасиеттері әртүрлі, оның бірі - жартылай ыдырау периоды. Оның не екенін түсіну үшін анықтамадан бастау керек. Жартылай ыдырау периоды – радиоактивті атомдар санының екі есе азаю уақыты. Жартылай шығарылу кезеңі көптеген факторларға әсер етеді, мысалы, оның энергетикалық құндылығы немесе толық тазарту. Соңғысын мысалға алатын болсақ, онда жердің радиоактивті ластануынан толық тазарту қай уақыт аралығында болатынын есептей аламыз. Уран изотоптарының жартылай ыдырау периоды:

Кестеден көріп отырғанымыздай, изотоптардың жартылай ыдырау периоды минуттардан жүздеген миллион жылдарға дейін созылады. Олардың әрқайсысы адам өмірінің әртүрлі салаларында қолданыс табады.

Уран көптеген қызмет салаларында кеңінен қолданылады, бірақ ол энергетикалық және әскери салаларда ең құнды болып табылады. Ең үлкен қызығушылық U-235 изотопы болып табылады. Оның артықшылығы - ядролық қаруды жасау үшін және ядролық реакторларда отын ретінде әскери салада кеңінен қолданылатын ядролық тізбекті реакцияны дербес қолдауға қабілетті. Сонымен қатар, уран геологияда пайдалы қазбалар мен тау жыныстарының жасын анықтау, сонымен қатар геологиялық процестердің жүруін анықтау үшін кеңінен қолданылады. Автомобиль және ұшақ өнеркәсібінде таусылған уран қарсы салмақ және орталықтандыру элементі ретінде пайдаланылады. Сондай-ақ, кескіндемеде, дәлірек айтқанда, фарфорға бояу ретінде және керамикалық глазурь мен эмаль жасау үшін қолданылды. Тағы бір қызықты жайт, таусылған уранды радиоактивті сәулеленуден қорғау үшін пайдалану, бұл таңқаларлық естіледі.

Богемияда (Чехословакия) ұзақ уақыт бойы полиметалл кендері өндірілді. Кеншілер мен пайдалы қазбалар арасынан кеншілер көбінесе шайыр қоспасы (Pechblende) деп аталатын қара ауыр минералды тапты. XVIII ғасырда. бұл минералдың құрамында мырыш пен темір бар деп есептелді, бірақ оның құрамы туралы нақты деректер жоқ. Шайыр қоспасын алғаш зерттеуді 1789 жылы неміс талдаушысы Клапрот жүргізді. Ол күміс тигельде минералдарды күйдіргіш калиймен балқытудан бастады; Клапрот бұл әдісті силикаттарды және басқа да ерімейтін заттарды ерітіндіге тасымалдау үшін аз уақыт бұрын әзірлеген болатын. Бірақ минералдың балқыту өнімі толық еріген жоқ. Бұдан Клапрот минералда молибден де, вольфрам да жоқ, құрамында жаңа металл бар қандай да бір белгісіз зат бар деген қорытындыға келді. Клапрот минералды азот қышқылында және акварегияда ерітуге тырысты. Ерітіндінің қалған бөлігінде ол кремний қышқылын және аздап күкіртті тапты, біраз уақыттан кейін ерітіндіден алтыбұрышты пластиналар түріндегі ашық жасыл-сары әдемі кристалдар түсті. Сары қан тұзының әсерінен осы кристалдардың ерітіндісінен мыс пен молибденнің ұқсас тұнбаларынан оңай ажыратылатын қоңыр-қызыл тұнба пайда болды. Клапротқа таза металды бөліп алу үшін көп жұмыс істеуге тура келді. Ол оксидті қоңыр, көмір және зығыр майымен тотықсыздандырды, бірақ барлық жағдайда қоспаны қыздырған кезде қара ұнтақ пайда болды. Осы ұнтақты қайталама өңдеу нәтижесінде ғана (қоңыр және көмірмен қоспада қыздыру) оған салынған металлдың ұсақ түйіршіктері бар агломерацияланған масса алынды. Клапрот жаңа металды уран (уран) деп атады, бұл металды зерттеу Уран планетасының ашылуымен (1781 ж.) сәйкес келеді. Бұл атауға қатысты Клапрот былай деп жазады: «Бұрын планеталардың белгілерімен белгіленген жеті металға сәйкес келетін жеті ғана планетаның бар екендігі мойындалды.Осыған байланысты, дәстүр бойынша жаңа планеталарды атау орынды. металды жаңадан ашылған планетаның атымен атады.Уран сөзі грек тілінен шыққан – аспан және осылайша «аспан металы» дегенді білдіруі мүмкін. 1840. Ұзақ уақыт бойы химиктер өте аз мөлшерде уран тұздарына ие болды, олар бояулар мен фотосуреттер алу үшін пайдаланылды. Уран зерттеулері жүргізілгенімен, олар Клапрот белгілеген нәрсеге аз қосты. Уранның атомдық салмағы тең болды Менделеев бұл мәнді екі еселеуді ұсынғанға дейін 120. 1896 жылдан кейін, Беккерель радиоактивтілік құбылысын ашқан кезде, уран химиктердің де, физиктердің де терең қызығушылығын тудырды. Беккерель калий уранилсульфатының қос тұзы қара қағазға оралған фотопластинаға әсер ететінін, яғни қандай да бір сәуле шығаратынын анықтады. Кюрилер, содан кейін басқа ғалымдар Беккерельдің зерттеулерін жалғастырды, нәтижесінде радиоактивті элементтер (радиий, полоний және анемондар) және ауыр элементтердің көптеген радиоактивті изотоптары ашылды. 1900 жылы Крукс уранның бірінші изотопын ашты, уран-X, содан кейін уран-I және уран-II деп аталатын басқа изотоптар ашылды. 1913 жылы Файенс пен Геринг бета-сәулелену нәтижесінде уран-Х 1 жаңа элементке (изотопқа) айналатынын көрсетті, оны олар бревиум деп атады; кейін ол уран-Х 2 деп аталды. Біздің уақытқа дейін радиоактивті ыдыраудың уран-радий қатарының барлық мүшелері ашылды.