Номер 10, страница 196, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 11. Квантовые явления. Параграф 109. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 10, страница 196.

Условие.

• Элемент уран.

Решение.

Общие сведения

Уран (химический символ — U, от лат. Uranium) — химический элемент 3-й группы седьмого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 92. Относится к семейству актиноидов. Атомная масса элемента составляет приблизительно 238,02891 а. е. м. Уран не имеет стабильных изотопов, все его природные изотопы радиоактивны.

Впервые уран был открыт в 1789 году немецким химиком Мартином Генрихом Клапротом в минерале урановая смолка (настуран). Своё название элемент получил в честь планеты Уран, открытой незадолго до этого — в 1781 году. Радиоактивные свойства урана были обнаружены в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем, что положило начало эпохе изучения радиоактивности.

Ответ: Уран — это радиоактивный химический элемент с атомным номером 92, относящийся к группе актиноидов, названный в честь планеты Уран.

Физические и химические свойства

В чистом виде уран — это очень тяжелый, ковкий, пластичный, слабо парамагнитный металл серебристо-белого цвета. Его плотность составляет около $19,1 \text{ г/см}^3$, что примерно на 70% больше плотности свинца и лишь немного уступает плотности золота и вольфрама. Температура плавления урана — $1132,2 \text{ °C}$, температура кипения — $4131 \text{ °C}$.

Уран является химически активным металлом. На воздухе он медленно окисляется, покрываясь радужной плёнкой оксида. В порошкообразном виде он пирофорен, то есть способен самовоспламеняться при контакте с воздухом. Уран реагирует с кипящей водой и кислотами, но не взаимодействует со щелочами. Наиболее устойчивыми степенями окисления являются +4 и +6.

Ответ: Уран — тяжелый, плотный, серебристо-белый радиоактивный металл, химически активен, легко окисляется на воздухе и реагирует с кислотами.

Изотопы

Природный уран состоит из смеси трёх изотопов: уран-238 ($_{92}^{238}\text{U}$), который является наиболее распространенным (содержание около 99,2745%); уран-235 ($_{92}^{235}\text{U}$), содержание которого составляет около 0,7200%; и уран-234 ($_{92}^{234}\text{U}$), присутствующий в следовых количествах (около 0,0055%).

Ключевую роль играет изотоп уран-235. Это единственный встречающийся в природе нуклид, который способен к самоподдерживающейся цепной реакции деления под действием тепловых нейтронов. Именно это свойство делает его основным топливом в ядерной энергетике и сырьём для ядерного оружия. Изотоп уран-238 является "фертильным" (или воспроизводящим), так как после захвата нейтрона он может превращаться в плутоний-239 ($_{94}^{239}\text{Pu}$), который также является делящимся материалом.

Период полураспада урана-238 составляет около $4,47 \cdot 10^9$ лет (что сопоставимо с возрастом Земли), а урана-235 — $7,04 \cdot 10^8$ лет.

Ответ: Природный уран состоит из трех основных изотопов: $^{238}\text{U}$ (~99,3%), $^{235}\text{U}$ (~0,7%) и $^{234}\text{U}$ (~0,005%). Ключевым для ядерной энергетики и оружия является делящийся изотоп $^{235}\text{U}$.

Применение

Основное применение урана связано с использованием его энергии деления. Первое — это ядерное топливо. Уран, обогащенный по изотопу $^{235}\text{U}$, используется в качестве топлива для атомных электростанций (АЭС) для выработки электроэнергии. Также он применяется в ядерных силовых установках, например, на атомных подводных лодках и авианосцах.

Второе важное применение — ядерное оружие. Высокообогащенный уран (с содержанием $^{235}\text{U}$ выше 20%, а для оружейных целей обычно более 85%) является одним из основных делящихся материалов для создания атомных бомб.

Третье направление — это использование обедненного урана. Это побочный продукт обогащения, состоящий в основном из изотопа $^{238}\text{U}$. Из-за своей чрезвычайно высокой плотности и относительной дешевизны он используется для изготовления бронебойных сердечников снарядов, в качестве балласта в самолетах, а также как эффективный материал для радиационной защиты.

Исторически соли урана использовались для окрашивания стекла и керамики, придавая им характерный желто-зеленый цвет (урановое стекло), флуоресцирующий в ультрафиолетовом свете.

Ответ: Главные области применения урана — это атомная энергетика (в качестве ядерного топлива), военная промышленность (для создания ядерного оружия и бронебойных снарядов) и радиационная защита.