Актиниды Актиний Применение тория Химически уран Изотоп уран-233 Нептуний Плутоний

Химические свойства радиоактивных элементов

Радиоактивное облучение организма разделяется на внешнее и внутреннее. Внешнее облучение вызывается внешними по отношению к организму источниками излучения. Внутреннее облучение проявляется при воздействии ионизирующих излучений попадающих внутрь организма радиоактивных веществ (радиоактивные загрязнения кожного покрова человека относятся к смешанному типу воздействия). Для каждой группы особо чувствительных к облучению органов человека устанавливаются допустимые дозы внешнего и внутреннего облучения, отдельно для работающего персонала и населения.

Шестивалентный уран восстанавливается в кислых растворах до U4+ железом, цинком, алюминием, гидросульфитом натрия, амальгамой натрия (восстановление невозможно ни SO2, ни H2S. Растворы окрашены в зеленый цвет. Щелочи осаждают из них гидроокись UO2(OH)2, плавиковая кислота - фторид UF4*2,5H2O, щавелевая кислота - оксалатU(C204)2*6H20. склонность к комплексообразованию у иона U4+ меньше, чем у ионов уранила.

Для качественного обнаружения урана применяют методы химического, люминисцентного, радиометрического и спектрального анализов. Химические методы преимущественно основаны на образовании окрашенных соединений (например, красно-бурая окраска соединения с ферроцианидом, желтая - с перекисью водорода, голубая - реактивом арсеназо). Весьма чувствительный люминисцентный метод основан на способности многих соединений урана под действием УФ-лучей давать желтовато-зеленоватое свечение. При количественном определении урана применяют для его отделения от других элементов осаждение малорастворимых соединений (диуранатов аммония или натрия, пероксида, осаждение органических комплексов с оксихинолином, купферроном и др.); экстракцию органическими растворителями; хроматографию; электролиз водных и неводных растворов.

Количественное определение урана производится различными методами. Важнейшие из них: объемные методы, состоящие в восстановлении U(VI) до U(IV) с последующим титрованием растворами окислителей; весовые методы - осаждение уранатов, пероксида, купферранатов U(IV), оксихинолята, оксалата и т.п. с последующей их прокалкой при 900 - 1000о и взвешиванием U3O8; полярографические методы в растворе нитрата позволяют определить 10"' - 10-9 г урана; многочисленные колориметрические методы (например, с Н2О2 в щелочной среде, с реактивом арсеназо в присутствии ЭДТА, с дибензоилметаном, в виде роданидного комплекса и др.); люминесцентный метод, позволяющий определить при сплавлении с NaF до 10-11 г урана.

Уран служит основным горючим в ядерных реакторах. В реакторах часто используют металлический уран, легированный и нелигированный. Однако в некоторых типах реакторов применяют горючее в форме твердых соединений (например, UO2), а также водных соединений урана или жидкого сплава урана с другим металлом. Соли урана находят применение в фотографии, стеклоделии (окраска стекла в желто-зеленый цвет), производстве пигментов для высокотемпературных глазурей.

Уран имеет 14 изотопов, при этом только три из них встречаются в природе. Примерный изотопный состав природного урана приведен в Табл.1.

Изотоп

Массовый %

Атомный %

Период полураспада

U-234

0.0054%

0.0055%

247 тыс. лет (альфа-распад)

U-235

0.7110%

0.7202%

710 млн. лет (альфа-распад)

U-238

99.2836%

99.2742%

4.51 млрд. лет (альфа-распад)

Хотя содержание изотопа 235U в общем постоянно, могут иметься некоторые колебания его количества, в следствии обеднения руды из-за реакций деления, имевших место, когда концентрация 235U была много выше, чем сегодня. Самый известный такой природный "реактор", возрастом 1.9 миллиарда лет, обнаружен в 1972 году в шахте Окло в Габоне. Когда этот реактор действовал, в природном уране содержалось 3% U, столько же, сколько и в современном топливе для атомных электростанций. Теперь ядро шахты выгорело и обеднено, содержит лишь 0.44% 235U. Естественные реакторы в Окло и другие, открытые поблизости, являются единственными в своем роде до сих пор.

Под воздействием ионизирующего излучения, испускаемого радиоактивными элементами, происходят изменения в жизнедеятельности и структуре живых организмов. Радиоактивные вещества загрязняют окружающее пространство, оборудование, рабочие помещения и воздух в них. Загрязнённость радиоактивными веществами воздуха и воды выражают в единицах кюри, а загрязнённость поверхностей - числом частиц (?- или ?-), испускаемых с единицы поверхности в минуту, или числом импульсов, регистрируемых радиометрическими приборами в мин/см2.
Химические свойства радиоактивных элементов