Uran (kimyəvi element)

Uran () — simvolu U olan kimyəvi elementlərin dövri sistemindəki 92-ci element. Radioaktivdir. Elementlərin dövri sisteminin III qrupundadır, atom nömrəsi 92, atom kütləsi 238,029, aktinoidlər ailəsindəndir, gümüşü ağ rəngli metaldır. Üç allotropik modifikasiyası (alfa, beta, qamma) var. Alfa uranın sıxlığı 298 K-da 19,5 q/sm3 dur, 1405 K-da əriyir, 4093 K-də qaynayır. Təbii uranın 3 izotopona (u-238(99,282%), u-235(0,712%) və u-234(0,006%)) rast gəlmək olar. Süni izotoplarından u-233 daha əhəmiyyətlidir. Uranı alman kimyaçısı M. H. Klaprot uran dioksid şəklində kəşf etmiş və ona Uran planetinin adını vermişdir. Uranı ilk dəfə fransız kimyaçısı E. M. Peliqo almışdır. Uranın yer qabığında kütləcə miqdarı 2,5x10-4%-dir. Əsas mineralı nasturandır. Az miqdarda urana qranitdə, torpaqda və suda rast gəlinir. Uran birləşmələrində +2-dən +6-ya qədər okisdləşmə dərəcəsi göstərir. Kimyəvi aktivdir. Otaq temperaturunda səthi oksid təbəqəsi ilə örtülür. 473 K-də uran dioksid,473–673 K-də tri uran okta oksid, daha yüksək temperaturda isə uran trioksud əmələ gətirir. 343 K-də su təsirindən səthində uran dioksid qoruyucu örtüyü yaranır. Uran uran filizlərinin sulfat turşusu mühitində manqan dioksid ilə işləyib, xüsusi üzvi həlledicilərdə ekstraksiya etməklə ayrılır. Sonra nitrat turşusu ilə işləndikdə dioksuran dinitrat duzuna çevrilir.

 Ümumi məlumat 
Xarici görünüşə görə uran poladı xatırladır: asanlıqla döyülür, cililanır, yayılır və çətinəriyəndir (tərimə =1130 °C).
Uran istiliyi və elektriki pis keçirir. Onun istilik keçiriciliyi misin istilik keçiriciliyindən 13 dəfə azdır. Metallik uran asanlıqla nitrat turşusunda həll olub sarı rəngli Uranil-nitrat (Dioksouran nitrat (UO2(NO3)2)) məhlulu əmələ gətirir. Burada uran ən yüksək +6 oksidləşmə dərəcəsindədir. Bu maddə həm də turşuda uran(VI)oksidin həll olunmasından alına bilər. Açıq-sarı rəngli uranil-hidroksid(UO2(0H)2) amfoter birləşmə xassəsi göstərir. Onu bəzən uranat turşusuda adlandırırlar. Onu turşularda həll etdikdə isə uranil duzları: UO2(0H)2 +2HCl=UO2Cl2=2H2O, qələvilər həll etdikdə isə uranatlar-uranat turşusunun duzları əmələ gəlir.
Uran mikromiqdarlarda (10-5-10-8%) olmaqla bitkilərin toxumlarında aşkar olunur. Bitkilərin külündə (torpaqda uranın miqdarı 10–4%-ə yaxın olduqda) onun qatılığı 1,5·10–5% olur. Daha çox uran bəzi göbələklər və yosunlar tərəfindən toplanır. Yosunlar uranın aşağıdakı zəncir üzrə biogen miqrasiyasında iştirak edir: su-su bitkiləri–balıqlar–insan. Lakin, uranın durulaşdırılmış məhlulları bəzi bitkilərin böyüməsini stimullaşdırır və bakteriyaların fəaliyyətini aktivləşdirir.

Torpaqda uran artıqlığı olduqda bitkilərdə cırtdan boyluluq müşahidə olunur, həmçinin, orqanların rəngi və forması dəyişir.

Mikromiqdarlarda (10-5-10-8%) uran heyvan və insan toxumalarında olur. İri buynuzlu heyvanın qanında 1·10–8q/ml uran, qara ciyərdə 8·10–8q/q, əzələlərdə 4·10–8q/q, dalaqda 9·10–8 q/q olur. Məməlilərdə uran maddələr mübadiləsinə, qanın tərkibinə (laxtalanma yox olur) təsir edir, uranın təsiri ilə qida həzmi fermentləri məhv olur.

Heyvan və insan orqanizminə uran qida və su ilə mədə — bağırsaq traktına, hava ilə — nəfəs yollarına, həmçinin dəri örtüyü və selikli qışa vasitəsilə daxil olur. Uran birləşmələri mədə-bağırsaq traktında (1%), ağ ciyərlərdə (50%) sorulur. Uranın orqanizmdə əsas deposu dalaq, böyrəklər, skelet, qara ciyər və bronx – ağciyər limfa qovşaqlarıdır. Uranın insan orqanlarında və toxumalarında miqdarı 10–7q-dan çox olmur.

Radiasiya müdafiəsi üzrə beynəlxalq komissiyanın məlumatına görə insan orqanizmində uranın orta miqdarı 9·10–8q-dır. Bu kəmiyyət müxtəlif rayonlar üçün dəyişə bilər. Ehtimal olunur ki, heyvanların və bitkilərin normal həyat fəaliyyəti uçun uran lazımdır, lakin, onun bioloji funksiyası aydınlaşdırılmayıb.

Uran və onun aerozolları və birləşmələri təhlükəlidir. Uranın suda həll olan birləşmələrinin aerozonları üçün icazə verilən qatılığı havada 0,015 mq/m³, həll olmayan formada uran üçün 0,075 mq/m³-dur.

Orqanizmə düşdükdə uran bütün orqanlara təsir edir və ümumihüceyrə zəhəridir. Uran ilk növbədə böyrəkləri zədələyir, sidikdə zülal və şəkər əmələ gəlir. Xroniki intoksikasiya zamanı qanəmələgəlməni və əsəb sistemini pozur. Uranın zəhərlilik təsiri onun kimyəvi xassələri ilə əlaqədardır və həll olmadan asılıdır: uranillər və digər həll olan birləşmələr daha zəhərlidirlər.

Uran insan orqanizminə aşağıdakı mənbələrlə daxil olur:

Hava. Bitki mənşəli məhsullar: yosunlar. Heyvan mənşəli məhsullar: ət, ağ ciyər, qara ciyər.

Göbələklər.

Uranın daha geniş məlum olan və insan tərəfindən daha çox istifadə olunan birləşmələri aşağıdakılardır:

UF4 – urantetraflüorid

UO3 – urantrioksid

UO2, UO3+ThO2, CeO2 – uraninit

Na2U2O2 – natrium uranat.

Yer qabığında uranın orta qatılığı kifayət qədər yüksəkdir — 3·10–4%. Bu o deməkdir ki, yerdə uran gümüş, bismut, civə və s.-dən daha çoxdur.

Bəzi yayılmış suxurlarda uranın miqdarı bu orta kəmiyyətdən xeyli çoxdur. Belə ki, bir ton qranitdə 25q-a qədər uran olur. Bu 25 qramın tam enerjisi 125 ton kömürün istilik miqdarına ekvivalentdir.

Na2U2O7 təsviri incəsənətdə sarı piqment kimi istifadə olunurdu.

Uran-235 izotopunun karbidi niobium karbid və sirkonium karbid ilə ərinti şəklində nüvə reaktiv mühərriklərində yanacaq kimi istifadə olunur. Uran təbiətdə geniş yayılmışdır. Uran klarki 1·10–3% (kütlə ilə) təşkil edir. Qalınlığı 20 km olan litosferdə uranın mqidarı 1,3·1014 ton qiymətləndirilir.

Uranın əhəmiyyətli filizləri uranit UO2, UO3+ThO2, CeO2, karnotitdir K2(UO2)2 (VO4)2 · 2H2O.

Uran olduqca ağır, gümüşü ağ, parıltılı metaldır. Təmiz halda o, poladdan bir qədər yumşaqdır.

Uranın üç allotropik forması var: alfa (prizmatik, 667,7oC-ə qədər stabildir), beta (dörbucaqlı, 667,7oC-dən 774,8oC-ə qədər davamlıdır), qamma (774,8oC-dən ərimə temperaturuna qədər).

Uran – 235 izotopu daha geniş istifadə olunur. Bu izotop özü-özünü təmin edən zəncirvari nüvə reaksiyalarına daxil ola bilər. Odur ki, bu izotop nüvə reaktorlarında yanacaq kimi, həmçinin nüvə silahlarında (kritik kütləsi 50kq-dır) istifadə olunur.

235U izotopunun təbii urandan ayrılması mürəkkəb texnaloji problemdir.

Uran – 233 reaktorlarda toriumdan süni alınan izotopdur (torium 232 bir neytron qəbul edir və torium-233-ə çevrilir. Torium 233 protaktinium-233-ə və uran – 233-ə parçalanır).

Uran – 233 atom elektrik stansiyaları üçün nüvə yanacağıdır. Ondan həmçinin atom bombaları da (kritik kütləsi 16 kq-a yaxın) istehsal olunur.

Uran – 233 həmçinin qaz fazalı nüvə raket mühərrikləri üçün daha perspektivli yanacaq hesab olunur.

 Birləşmələri 
Üç valentli uranın duzları, əsasən halogenidləri reduksiyaedicilərdir. Dörd valentli uran əsasən suda asanlıqla həll olan yaşılrəngli duzlar əmələ gətirir. Onlar asanlıqla Uran (+6) oksidləşir. Beş valentli uranın birləşmələri davamsız olub asanlıqla disproporsionlaşır.

2UO2Cl----UO2Cl2+NO2
Altı valentli uranın UO3 birləşmələri oksidləşmə dərəcəsinə uyğun turşularda həll olaraq UO22+ müvafiq birləşmələr əmələ gətirir.

UO3+2CH3COOH-----UO2(CH3COO)2+H2O
UO3 əsaslarda Uranat anionu əmələ gətirir altı valentli uranın birləşmələri əsasən havada və sulu məhlullarda davamlıdır.

 Təbiətdə yayılması 
Uranın miqdarı yer kürəsində 0,00027%-dir. Çəkilə okean suyunda qatılığı 3,2 mkr/l-dir. Əsas uranın filizləri

 Terbenit Cu[UO2][PO4]x 12xH2 UO3 57%
 Otenit Ca[UO2][PO4]x 8H2O UO3 62,7%

 Yataqları 
Uranın ən iri yataqları: Avstraliyada, Qazaxıstanda və Rusiyada yerləşir. Çıxarılmasına görə Qazaxıstan birinci yerdədir. Uranın dünya ehtiyatının 10%-ı isə Rusiyadadır.

 Uran istehsalı 
200px|İ. V. KURÇATOV

 Nüvə yanacağı 
Təbii Uran maddəsi üç izotopun:
235U(0,72%),238U(99,274%) və 234U qarışığından ibarətdir. Nüvə texnikası üçün adətən 235U izotopu ilə zənginləşdirilmiş uran lazımdır. Bu tədqiqatçıların qarşısında çətin bir məsələ-izotopların ayrılması məsələsini qoyur. Sənayedə daha geniş yayılmış üsul-qaz-diffuziya üsuludur. Bu üsul müxtəlif kütləli hissəciklərin məsaməli təbəqədən-membrandan keçmə sürətinin müxtəlifliyinə əsaslanır. Uran-235 izotoponu ayırmaq üçün metalın hamısını asanuçucu birləşmə UF6 şəklinə keçirirlər. Ayırma prosesini məsaməli təbəqələr saxlayan çoxlu sayda xanaları olan xüsusi kaskadın köməyi ilə dəfələrlə təkrar edirlər. Uranın 235 izotopunu onun təbii qarışıqdakı miqdarını 95%-ə qədər zənginləşdirilməsi üçün 5000 pilləli kaskad tələb olunur. Uranın 235 və 238 izotopları eyni kimyəvi xassələrə, lakin müxtəlif nüvə xassələrinə malikdir. Beləki, uran-235 nüvələri zəif sürətli istilik neytronları ilə bombardman zamanı hissəciklərə parçalanaraq böyük miqdarda enerji ayırır:
 23592U + 10n → parçalanma məhsulları + 2,210n
 Parçalanma məhsulları adətən dövri sistemin ortasında yerləşən elementlərin, məs., Ba, Kr, Sn, və Ln nüvələri olur. Kritik kütlənin artması zamanı parçalanma prosesi şaxələnmiş zəncirvari reaksiya xarakteri alır, o da nüvə partlayışına gətirib çıxarır.

 İstinadlar 

 Mənbə 
 Uşaqlar üçün Ensikolopediya. Kimya. Lüğət və ensikolopediyalar. ICES. UNESCO. İSBN 978-9952-34-195-9. Bakı,"Şərq-Qərb",2008,640 səh.
 Azərbaycan Sovet Ensikolopediyası, IX cild. 19, Bakı,86
 Уран (хим. элемент) Большая Советская Энциклопедия.
 Кац Дж Рабинович Е.Химие урана — м: изд-во иностранной литературы, 1954.
 Изотопы: свойства, получения, применения в 2 т/ под-ред В.Ю.Баранова – м ФИЗМАТКИТ, 2005.
 Г.А. Моликевич , А.К.Мичута, В.Н. Щеточкин. Мине…. сырьевая база и производство урана в восточной сибири и на Дальнем востоке. Миндальные ресурсы в россии Экономика и управлени – 2008 № 1
 А.Н.Нуриев, Г.А.Акперов, Р.М.Мамедов.Исследование динамики сорбции металлов из воды каспийского моря в нейурных условиях титаносодержащим сорбентом Азерб хим журнал 1998 № 1

 Xarici keçidlər 

 Həmçinin bax