Презентация по химии Выполнила ученица 11 Ф класса Леончик Юлия. - презентация

1 Презентация по химии Выполнила ученица 11 Ф класса Леончик Юлия

2 Содержание 1 История 2 Нахождение в природе 3 Изотопы 4 Получение 5 Физические свойства 6 Химические свойства 7 Применение 7.1 Ядерное топливо 7.2 Геология 7.3 Другие сферы применения 8 Физиологическое действие 9 Разведанные запасы урана в мире 10 Добыча урана в мире 10.1 Добыча в России 10.2 Добыча в Казахстане 10.3 Добыча в Украине 11 Стоимость

3 История 1789 год-химик Мартин Генрих Клапрот восстановил извлечённую из саксонской смоляной руды золотисто-жёлтую «землю» до чёрного металлоподобного вещества г. французский химик Эжен Мелькиор Пелиго (фр. Eugene-Melchior Péligot ( )) доказал, что, несмотря на характерный металлический блеск, уран Клапрота не элемент, а окисел UO 2. В 1840 г. Пелиго удалось получить настоящий уран тяжёлый металл серо- стального цвета и определить его атомный вес г. Д. И. Менделеев. Опираясь на разработанную им периодическую систему, он поместил уран в самой дальней клетке своей таблицы. Прежде атомный вес урана считали равным 120. Великий химик удвоил это значение. Через 12 лет предвидение Менделеева было подтверждено опытами немецкого химика Циммермана. В 1938 немецкие физики Отто Ган и Фриц Штрассман открыли непредсказанное явление, происходящем с ядром урана при облучении его нейтронами. В гг. Ю. Б. Харитон и Я. Б. Зельдович впервые теоретически показали, что при небольшом обогащении природного урана ураном-235 можно создать условия для непрерывного деления атомных ядер, то есть придать процессу цепной характер год химик Мартин Генрих Клапрот Эжен Мелькиор Пелигофр.металлический блеск окисел Д. И. Менделеевпериодическую систему клетке таблицы атомный вес ЦиммерманаОтто Ган Фриц ШтрассманнейтронамиЮ. Б. Харитон Я. Б. Зельдовичцепной

4 Нахождение в природе Минерал Основной состав минерала Содержание урана, % УранинитUO 2, UO 3 + ThO 2, CeO КарнотитK 2 (UO 2 ) 2 (VO 4 ) 2 ·2H 2 O~50 КазолитPbO 2 ·UO 3 ·SiO 2 ·H 2 O~40 Самарскит (Y, Er, Ce, U, Ca, Fe, Pb, Th)·(Nb, Ta, Ti, Sn) 2 O Браннерит(U, Ca, Fe, Y, Th) 3 Ti 5 O ТюямунитCaO·2UO 3 ·V 2 O 5 ·nH 2 O50-60 ЦейнеритCu(UO 2 ) 2 (AsO 4 )2·nH 2 O50-53 ОтенитCa(UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 ·nH 2 O~50 Шрекингерит Ca 3 NaUO 2 (CO 3 ) 3 SO 4 (OH)· 9H 2 O 25 УранофанCaO·UO 2 ·2SiO 2 ·6H 2 O~57 Фергюсонит(Y, Ce)(Fe, U)(Nb, Ta)O ТорбернитCu(UO 2 ) 2 (PO 4 ) 2 ·nH 2 O~50 КоффинитU(SiO 4 ) 1-x (OH) 4x ~50

5 Изотопы Природный уран состоит из смеси трёх изотопов: 238 U 99,2739 % (период полураспада T 1/2 = 4,468×10 9 лет), 235 U 0,7024 % (T 1/2 = 7,038×10 8 лет) и 234 U 0,0057 % (T 1/2 = 2,455×10 5 лет). Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, он входит в состав радиоактивного ряда 238 U.изотопов 238 Uпериод полураспада 235 U 234 U Радиоактивность природного урана обусловлена в основном изотопами 238 U и 234 U, в равновесии их удельные активности равны. Удельная активность изотопа 235 U в природном уране в 21 раз меньше активности 238 U. В природных условиях распространены в основном изотопы Радиоактивность 234 U: 235 U : 238 U = 0,0054 : 0,711 : 99,283. характерно географическое постоянство отношения географическое отношения

6 Получение 1. Самая первая стадия уранового производства концентрирование. 2. Следующая стадия выщелачивание концентратов, перевод урана в раствор. 3. После этих операций уран переводят в твёрдое состояние в один из оксидов или в тетрафторид UF восстанавливают металлический уран с помощью кальция или магния.кальция магния

7 Физические свойства Уран очень тяжёлый, серебристо-белый глянцеватый металл. В чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами. Уран имеет три аллотропные формы: альфа (призматическая, стабильна до 667,7 °C), бета (четырёхугольная, стабильна от 667,7 °C до 774,8 °C), гамма (с объёмно центрированной кубической структурой, существующей от 774,8 °C до точки плавления).стали парамагнитными Радиоактивные свойства некоторых изотопов урана (выделены природные изотопы): Массовое число Период полураспада Тип распада 234 2,45·10 5 лет α 235 7,13·10 8 лет α 236 2,39·10 7 лет α 2376,75 сут.β-β ,49·10 9 лет α 23923,54 мин.β-β час.β-β-

8 Химические свойства Уран может проявлять степени окисления от +III до +VI. Соединения урана(III) образуют неустойчивые растворы красного цвета и являются сильными восстановителями: 4UCl 3 + 2H 2 O 3UCl 4 + UO 2 + H 2 Соединения урана(IV) являются наиболее устойчивыми и образуют водные растворы зелёного цвета. Соединения урана(V) неустойчивы и легко диспропорционируют в водном растворе: 2UO 2 Cl UO 2 Cl 2 + UO 2

9

10 Ядерное топливо Наибольшее применение имеет изотоп урана 235 U, в котором возможна самоподдерживающаяся цепная ядерная реакция. Поэтому этот изотоп используется как топливо в ядерных реакторах, а также в ядерном оружии. Выделение изотопа U 235 из природного урана сложная технологическая проблема (см. разделение изотопов).изотоп 235 Uцепная ядерная реакция ядерных реакторах ядерном оружии технологическая разделение изотопов Изотоп U 238 способен делиться под влиянием бомбардировки высокоэнергетическими нейтронами, эту его особенность используют для увеличения мощности термоядерного оружия (используются нейтроны, порождённые термоядерной реакцией).бомбардировки нейтронами термоядерного оружия В результате захвата нейтрона с последующим β-распадом 238 U может превращаться в 239 Pu, который затем используется как ядерное топливо.β-распадом 238 U 239 Puядерное топливо Уран-233Уран-233, искусственно получаемый в реакторах из тория (торий-232 захватывает нейтрон и превращается в торий-233, который распадается в протактиний-233 и затем в уран-233), может в будущем стать распространённым ядерным топливом для атомных электростанций (уже сейчас существуют реакторы, использующие этот нуклид в качестве топлива, например KAMINI в Индии) и производства атомных бомб (критическая масса около 16 кг).торий-232 протактиний-233 атомных электростанцийKAMINIИндии атомных бомб критическая масса Уран-233 также является наиболее перспективным топливом для газофазных ядерных ракетных двигателей. ракетных двигателей

11 Геология Основная отрасль использования урана определение возраста минералов и горных пород с целью выяснения последовательности протекания геологических процессов. Этим занимаются Геохронология и Теоретическая геохронология. Существенное значение имеет также решение задачи о смешении и источниках вещества. Геохронология Теоретическая геохронология В основе решения задачи лежат уравнения радиоактивного распада: где 238 U o, 235 U o современные концентрации изотопов урана; ; постоянные распада атомов соответственно урана 238 U и 235 U. Весьма важным является их комбинация:. Здесь

12 Урановые боеприпасы Уран в природе встречается в виде двух изотопов уран-235 (0,7 % природного урана) и уран-238 (всё остальное, то есть 99,3 %). В качестве материала для цепной реакции используется только уран-235. Уран-238, напротив, для этих целей не может применяться, поскольку он препятствует ядерной реакции (а его примесь в уране-235 может погасить начавшуюся реакцию). Для обеспечения «работоспособности» ядерной бомбы содержание урана- 235 должно быть не ниже 80 %, иначе уран-238 быстро погасит цепную ядерную реакцию. Поэтому при производстве ядерного топлива применяют сложный и крайне затратный процесс обогащения урана, в результате которого доля урана-235 повышается.уран-235 уран-238 обогащения урана Бомба на основе урана стала первым ядерным боеприпасом, применённым в боевых условиях (бомба «Малыш», сброшенная на Хиросиму). Уран для её производства был добыт в Бельгийском Конго (ныне Демократическая Республика Конго).«Малыш»Хиросиму Бельгийском Конго Демократическая Республика Конго

13

14

15 Другие сферы применения Небольшая добавка урана придаёт красивую жёлто-зелёную флуоресценцию стеклу (см. Урановое стекло). [10][11] флуоресценцию Урановое стекло [10][11] Уранат натрия Na 2 U 2 O 7 использовался как жёлтый пигмент в живописи. [11] Уранат натрия жёлтый пигмент [11] Соединения урана применялись как краски для живописи по фарфору и для керамических глазурей и эмалей (окрашивают в цвета: жёлтый, бурый, зелёный и чёрный, в зависимости от степени окисления). [11] фарфоруглазурейэмалейбурыйзелёныйчёрный [11] Некоторые соединения урана светочувствительны. [11] [11] В начале XX века уранилнитрат широко применялся для усиления негативов и окрашивания (тонирования) позитивов (фотографических отпечатков) в бурый цвет. [11]уранилнитратнегативовпозитивов [11] Карбид урана-235 в сплаве с карбидом ниобия и карбидом циркония применяется в качестве топлива для ядерных реактивных двигателей (рабочее тело водород + гексан).ниобия цирконияводородгексан Сплавы железа и обеднённого урана (уран-238) применяются как мощные магнитострикционные материалы.магнитострикционные

16 Физиологическое действие В микроколичествах ( %) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. В наибольшей степени накапливается некоторыми грибами и водорослями. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1 %), в легких 50 %. Основные депо в организме: селезёнка, почки, скелет, печень, лёгкие и бронхо-лёгочные лимфатические узлы. Содержание в органах и тканях человека и животных не превышает 10 7 г. селезёнкапочкискелетпеченьлёгкиелимфатические узлы Уран и его соединения токсичны. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе 0,015 мг/м³, для нерастворимых форм урана ПДК 0,075 мг/м³. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Уран практически необратимо, как и многие другие тяжелые металлы, связывается с белками, прежде всего, с сульфидными группами аминокислот, нарушая их функцию. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы.ПДК ферментовпочкибелоксахаролигурияинтоксикации

17 Добыча урана в мире

18 Согласно «Красной книге по урану», выпущенной ОЭСР, в 2005 добыто тонн урана (в тонны). Согласно данным ОЭСР, в мире функционирует 440 реакторов коммерческого назначения, которые потребляют в год 67 тыс. тонн урана. Это означает, что его производство обеспечивает лишь 60 % объёма его потребления (остальное извлекается из старых ядерных боеголовок [источник?] ).ОЭСРреакторовисточник? Добыча по странам в тоннах по содержанию U на гг. Страна 2005 год Канада Австралия 9044 Казахстан 4020 Россия 3570 США 1249 Украина 920 Китай 920 Добыча по компаниям в 2006 г.: Cameco 8,1 тыс. тонн Cameco Rio Tinto 7 тыс. тонн Rio Tinto AREVA 5 тыс. тонн AREVA Казатомпром 3,8 тыс.тонн Казатомпром ОАО ТВЭЛ 3,5 тыс. тонн ОАО ТВЭЛ BHP Billiton 3 тыс. тонн BHP Billiton Навоийский ГМК 2,1 тыс. тонн (Узбекистан, Навои) Навоийский ГМКУзбекистан Навои Uranium One 1 тыс. тонн Uranium One Heathgate 0,8 тыс. тонн Heathgate Denison Mines 0,5 тыс. тонн Denison Mines

19 Добыча в России В СССР основными уранорудными регионами были Украина (месторождение Желтореченское, Первомайское и др.), Казахстан (Северный Балкашинское рудное поле и др.; Южный Кызылсайское рудное поле и др.; Восточный; все они принадлежат преимущественно вулканогенно -гидротермальному типу); Забайкалье (Антей, Стрельцовское и др.); Средняя Азия, в основном Узбекистан с оруденениями в чёрных сланцах с центром в г. Учкудук. Имеется масса мелких рудопроявлений и проявлений. В России основным урановорудным регионом осталось Забайкалье. На месторождении в Читинской области (около города Краснокаменск) добывается около 93 % российского урана. Добычу осуществляет шахтным способом «Приаргунское производственное горно-химическое объединение» (ППГХО), входящее в состав ОАО «Атомредметзолото» (Урановый холдинг).Читинской области Краснокаменск Приаргунское производственное горно-химическое объединениеОАО «Атомредметзолото» Остальные 7 % получают методом подземного выщелачивания ЗАО «Далур» (Курганская область) и ОАО «Хиагда» (Бурятия).выщелачивания Курганская область Бурятия Полученные руды и урановый концентрат перерабатываются на Чепецком механическом заводе.

20 Добыча в Казахстане В Казахстане сосредоточена примерно пятая часть мировых запасов урана (21% и 2 место в мире). Общие ресурсы урана порядка 1,5 млн. тонн, из них около 1,1 млн. тонн можно добывать методом подземного выщелачивания [13].Казахстане [13] В 2009 году Казахстан вышел на первое место в мире по добыче урана (добыто тонн) [14]. [14]

21 Добыча в Украине Основное предприятие Восточный горно-обогатительный комбинат в городе Жёлтые Воды.Восточный горно-обогатительный комбинатЖёлтые Воды

22 Стоимость Несмотря на бытующие легенды о десятках тысяч долларов за килограммовые или даже грамовые количества урана, реальная его цена на рынке не очень высока необогащённая окись урана U 3 O 8 стоит меньше 100 американских долларов за килограмм [15]. Связано это с тем, что для запуска атомного реактора на необогащённом уране нужны десятки или даже сотни тонн топлива, а для изготовления ядерного оружия следует обогатить большое количество урана для получения пригодных для создания бомбы концентраций [16]. окись урана [15] [16]

23