Уран U

Открытие

В 1789 году немецкий химик Мартин Генрих Клапрот проанализировал урановую смолку — тяжёлый чёрный минерал, добывавшийся в Центральной Европе, — и объявил, что она содержит новый элемент. На самом деле он выделил оксид. Сам металл впервые получил в 1841 году французский химик Эжен-Мельхиор Пелиго, восстановив тетрахлорид урана калием.

Десятилетиями уран ценили главным образом как краситель для стекла и глазурей. Всё изменилось в 1896 году, когда Анри Беккерель обнаружил, что соли урана засвечивают фотопластинки даже в темноте, — наблюдение, положившее начало изучению радиоактивности.

В 1938 году Отто Ган и Фриц Штрассман обнаружили барий среди продуктов облучения урана нейтронами, а Лиза Мейтнер и Отто Фриш объяснили результат делением ядра — его расщеплением надвое. В декабре 1942 года группа Энрико Ферми в Чикаго осуществила первую самоподдерживающуюся цепную реакцию в котле из урана и графита.

Происхождение названия

Клапрот назвал элемент в честь Урана — планеты, открытой Уильямом Гершелем всего за восемь лет до этого, в 1781 году. Сама планета носит имя Урана, греческого бога неба. Символ U — начальная буква. Следующие два элемента, нептуний и плутоний, продолжили планетный ряд.

Основные применения

• Ядерная энергетика: большинство коммерческих реакторов работают на уране, обогащённом примерно до 3–5 процентов урана-235. Полное деление одного килограмма даёт тепло, сравнимое со сжиганием нескольких тысяч тонн угля.
• Судовые энергетические установки: подводные лодки и авианосцы ходят на компактных реакторах с урановым топливом.
• Обеднённый уран: остаток после обогащения — в основном уран-238. Очень высокая плотность делает его полезным для противовесов в самолётах, радиационной защиты, брони и бронебойных боеприпасов.
• Геохронология: уран-свинцовое датирование — стандартный метод определения возраста древнейших минералов Земли и метеоритов.
• Исторический краситель: в XIX — начале XX века соединения урана давали жёлто-зелёное стекло и яркие керамические глазури.

Изотопы

Природный уран примерно на 99,3 процента состоит из урана-238, на 0,72 процента — из урана-235 и содержит следы урана-234. Период полураспада урана-238 — примерно 4,47 миллиарда лет, близко к возрасту Земли, а урана-235 — около 704 миллионов лет. Лишь уран-235 легко делится медленными нейтронами, поэтому реакторное топливо приходится обогащать. Около 1,7 миллиарда лет назад, когда доля урана-235 была выше, месторождения в Окло (нынешний Габон) работали как природные ядерные реакторы. Поглощая нейтрон, уран-238 в итоге превращается в плутоний-239.

В повседневной жизни

Уран есть повсюду в малых количествах: обычная почва содержит несколько миллиграммов на килограмм, гранит — несколько больше, морская вода — несколько микрограммов на литр. Его цепочка распада порождает радон — радиоактивный газ, который может накапливаться в плохо проветриваемых подвалах и признан опасным загрязнителем воздуха в помещениях. Для самого природного урана химическая токсичность для почек обычно важнее радиоактивности. Старинное «урановое стекло» ярко светится зелёным в ультрафиолете.