Металлический уран

По внешнему виду металлический уран напоминает сталь : серебристо-белый блестящий металл, легко поддающийся ковке, прокатке, полировке. Подобно большинству металлов актинидов, урану свойственен полиморфизм : известны три кристаллические модификации ниже точки плавления ( 1132 ^оС) . Металлический уран имеет очень высокий удельный вес ( 19,04 г/см³ при 25 ^оС ), плохо проводит тепло и электричество.

Уран – сильноэлектроположительный металл и в этом отношении подобен алюминию и магнию. Таким образом, соединения урана относятся к классу трудновосстанавливаемых веществ и, следовательно, металлический уран нельзя получить восстановлением с помощью водорода. В промышленном масштабе металлический уран получают путем восстановления галогенидов урана (UCl₃,UCl₄,UF₄) электроположительными металлами (Li,Na,Mg,Ca,Ba). В основном, используется тетрафторид урана, а в качестве восстановителя – металлический магний :

UF₄ + 2Mg = U + 2MgF₂ ( ≥1300 ^оС )

Для большинства областей применения металлический уран, получаемый с помощью термического восстановления металлами, является достаточно чистым. Однако, в случае необходимости, его подвергают дальнейшей очистке методом электролиза из расплавов хлоридов щелочных или щелочноземельных металлов.

Металлический уран – очень реакционноспособное вещество. Не будет преувеличением сказать, что металлический уран может взаимодействовать почти со всеми элементами периодической системы, за исключением благородных газов.

Металлический уран на воздухе окисляется даже при комнатной температуре. Его блестящая серебристая поверхность быстро становится желтой, а за 3-4 суток покрывается черной пленкой оксидов. Порошок металлического урана пирофорен. При повышенной температуре уран легко реагирует с водяным паром:

U + 2H₂O = UO₂ + 2H₂↑

Металлический уран быстро растворяется в водных растворах HCl, основным продуктом взаимодействия является хлорид U(IV) :

U + 4HCl_(конц)= UCl₄ + 2H₂↑

Металлический уран легко растворяется в разбавленных растворах HNO₃:

U + 4HNO₃ = UO₂(NO₃)₂ + 2NO↑ + 2H₂O

Растворение порошка металлического урана в растворах HNO₃ может сопровождаться взрывом. Серная, ортофосфорная и плавиковая кислоты реагируют с металлическим ураном слабо. В концентрированной HNO₃ металлический уран пассивируется . Металлический уран инертен к действию щелочей, в то же время в щелочной среде реагирует с H₂O₂:

U + 2H₂O_2(конц) = U(OH)₄↓

Соединения урана

Соединения урана синтезировались и изучались со времени открытия этого элемента в 1789 г. По очевидным причинам ( ограниченность объема лекций) невозможно дать полное описание всех известных до настоящего времени соединений урана. Далее внимание уделяется отдельным соединениям в той мере, которая соответствует практическому значению этих соединений.

В соединениях уран присутствует в состояниях окисления +3,+4,+5,+6 , причем в большинстве случаев в состояниях окисления +4 и +6 . Известны также его нестехиометрические соединения.

Изучены соединения урана с водородом, бором, углеродом, кремнием, соединения урана с пниктогенами ( системы U-N, U-P, U-As, U-Sb, U-Bi ), с халькогенами ( системы U-O, U-S, U-Se, U-Te ), c галогенами ( системы U-Г, Г = F,Cl,Br,I ).