1. Бақылау сұрақтары

1	Жер қыртысындағы уран
2	Уранның көп таралу жолдары
3	Уран геосфераларын құру
4	Уран пегматиттері
5	Тау жыныстарында кездесетін уран түрлері
6	Уранның маңызды минералдары
7	Уранды минерализациялау

2 Уранның физика-химиялық қасиеттері

2.1 Уранның физика-химиялық қасиеттерінің жалпы сипаттамасы

Қазіргі кезде уранның массалық сандарымен 17 изотоптары белгілі: 226, 227, 228, 229, 230, 231, 232, 233, 234, 235, 235 m, 236, 237, 238, 240 және 242. Барлық изотоптар радиоактивті, оның ішінде 12 α-сәуле шығарады және 4 β - сәуле шығарады, уранның 6 изотопы өздігінен бөлінуге қабілетті:

U²³² жартылай ыдырау кезеңімен 8 -10¹³жыл, U²³³ (1,2 -10¹⁷ жыл), U²³⁴ (2-10¹⁶жыл), U²³⁵ (3,5-10¹⁷жыл), U²³⁶ (2-10¹⁶жыл), U²³⁸ (8,19-10¹⁵жыл) [3, 189 бет]. Табиғи минералдан тек үш изотоп қана табылған, олар U²³⁴, U²³⁵, U²³⁸, ал қалған изотоптар жасанда жолмен алынған.

Айрықша ұзақ тұратын және ең кеңінен таралған уранның U²³⁸ изотопы болып табылады. Жартылай ыдырау кезеңі 4,468 - 10 жылға тең болады, табиғи уранда құрамы 99,2739%. Ол баяу нейтрондарға бөлінбейді, бірақ жылдам нейтрондарға энергиясы 1,1 Мэв. көбірек U²³⁸ радиоакивті тумаларына 4n + 2 жақын басшы болып табылады. Оның ыдырау кезеңінде энергиясы 4,196 Мэв (77%) және 4,149 Мэв (23%) α-бөлшекті сәуле шығарады. U²³⁸ радиоакивті тумананың мүшесі U²³⁴ изотоп болып табылады. Жартылай ыдырау кезеңінде U²³⁴ 2,45 -10 жыл, ал энергиясы 4,196 Мэв (77%) және 4,149 Мэв (23%) α- бөлшекті сәуле шығарады, табиғи уранның құрамы 0,0057%.

Уранның жасанды изотопының ішінен ең кереметі U²³³ изотопы болып табылады.

Металды уран, өзі нығыз күмісті-ақ, температура балқуы (1132,8°C) үштік кристалды модификациялануға дейін болады. Төмен температуралы α-фаза, 668^oC -қа дейін балқитын, ромб тәрізді тор болып келеді. Ол гофрирленген (кеңірдектенген) атомдық қабаттан тұрады. Аралас атомдардың қабаттары арасындағы байланыс беріктігі әлсіз жағдайы, атомдар қабаттарының шегіне тығыз байланысты. Қабаттар ішіндегі атомдар арасындағы қашықтық 2,8 -10¹⁰м, ал қабаттар арасыда - 3,3·10¹⁰м құрайды. Мұндай құрылым әртүрлі кристалдыграфикалық осьтері бойынша уранның анизатропиясын құрайды.

α-бөлшекті уранның тығыздығы 19,04 г/см³. Уранның α-фазасы ірікристалды құрылымды, жұмсақ, жартылай иілгішті, жабысқақ болып келеді [3, 240 бет].

Уранның β-фазасы 668 - 775^o C интервалында тұрақты, тетра­гональды типті күрделі құрылымды тор болып келеді. β- бөлшекті уранның тығыздығы 18,13 г/см³. β-фазадағы уран майдакристалды құрылымды, сынғыш, жеткілікті қатаңдықты, шыңдауға қабілетті болып келеді.

Уранның γ-фазасы 775^о C -қа дейін балқитын, көлемді-орталандырылған куб тәрізді тор болып келеді. γ-бөлшекті уранның тығыздығы 17,91 г/см³. γ-фазадағы уран иілгіш болып келеді. Уранның балқу температурасындағы ыдырау тығыздығы 16,63 г/см³. Уранның қайнау температурасы 3818^оС-қа тең болады [1, 17 бет].

Металды уран жоғары реакциялағыш қабілетті зат болып табылады. Ол асыл газдардан басқа, химиялық элементтердің барлығымен де әректесе береді.

Уран қайнаған сумен және су буымен қарқынды әрекетеседі, сутектің бөлінуімен уранмен бірге гидрид түзіледі.

7U + 6H₂O(пар) = 3UO₂ + 4UH₃ (2.1)

Ауадағы уранның жанғанына қарағанда, бұл реакция жылдам жүреді.

Уранның мұндай химиялық белсенділігінен, ядорлық реакторларда сумен қослуынан уранды қорғауды мәжбүр етеді.

Уранды қыздырған кезде барлық бос галогендермен әрекетеседі.

2.1-сурет. Кеннен уранның химиялық концентратын алудың жалпы нобайы

Уран азотпен 700^o C -та реакцияласады, бұл кезде UN және UN₂ нитридтер түзіледі.

Уранның көміртегімен 1800 - 2400^oC-та әреттескен кезде, UC, U₂C₃, UC₂ уран карбиді түзіледі. Пешті шегендеу (футеровки) үшін, қайта қалпына келтіретін балқытуда графит пайдаланады. Уранды балқытқан кезде, графитті тиглде шегендейтін материалдың жегідей желінуінен сақтандыратын, тұрақты карбидтердің қабаты алынады. Карбидті қабат уранның және фторидтердің температурасы 1500 - 1650^oC -қа дейін балқуының әсеріне төзімді [1, 18 бет].

Уран күкіртпен 500^oC -та реакцияласады, бұл кезде US₂ сульфид түзіледі.

Ұнтақ тәрізді уранның фосформен 1000^oC -та реакцияласады, бұл кезде U₃P₄ уран фосфиді түзіледі.

Уран металдардың көбісімен интерметалды қосылыстар (алюминиймен, висмутпен, бериллиймен, кобальтпен, мыспен, галлиймен, алтынмен, темірмен, қорғасынмен, марганцпен, сынаппен, никелмен, қалаймен) түзеді. Бір қатар металдар уранмен берік ерітінділер түзеді: германий, индий, иридий, палладий, платина, таллий, цинк, молибден, титан, цирконий, ниобий.

Ал хром, магний, серебро, тантал, торий, вольфрам, ванадий, кальций, церий, лантан, неодим, празеодим, натрий сияқты металдар уранмен берік емес ерітінді де, интерметалды емес қосылыстарда да түзбейді.

Уранды балқытқан кезде ⁺3, ⁺4 және ⁺6 тотығу дәрежесінде қышқылдарда уранның тұздары түзіледі. Азотты қышқыл шағын уранмен баяу әрекетеседі, ал ұнтақ тәрізді уранмен реакцияласқан кезде жарылысқа дейін жетеді.

Уран тұз қышқылында жақсы ериді, бұл кезде UCI₃ және UCI₄ қоспасы түзіледі. Ыстық концентрленген күкірт қышқылы уранды баяу ерітеді. Хлорлы қышқыл уранмен 90% концентрацияға дейін булау кезінде әрекеттесе бастайды. Сондай-ақ хлорлы және ортофорфорлы қышқыл өзін алып жүреді. Органикалық қышқылдар уранмен тек аз мөлшерлі тұз қышқылының қатысында әрекеттеседі.

Сілтінің уранға әсері болмайды, бірақ сутегі пероксидінің сілтілік ерітіндісінде уран перуранат түзілуімен ериді. Уран сияқты, уран қорытпасы да реакцияласуға қабілетті. Алайда уранның ниобиймен және молибденмен қорытпасы қыздырған кездегі суға тұрақтылы көбірек болып келеді [3, 146-150 бет.].