Лантаноиды и актиноиды (стр. 3 из 3)

Промышленным источником тория служат монацитовые пески. Они также являются сырьем для получения редкоземельных элементов. Известны богатые по содержанию минералы торит ThSi0₄ и торианит (Th,U)0₂. Однако они редко встречаются в природе и не образуют больших скоплений.

Протактиний чрезвычайно рассеянный элемент. Его добывают из отходов переработки урана. Однако в настоящее время изотоп протактиния-231 синтезируют искусственным путем в ядерных реакторах. Таким способом его получают в больших количествах, чем из уранового сырья.

Для урана известно около 200 минералов. Однако промышленное значение имеют лишь немногие. К их числу относится минерал настуран (урановая смолка, или урановая обманка). Обычно ему приписывают формулу U₃O₈. Довольно широко распространен также минерал отэнтит - Ca(U0₂)₂(P04)₂•H₂0. В ничтожных количествах в природе также встречаются нептуний и плутоний. Однако их существование объясняется тем, что в природе происходят ядерные процессы, подобные тем, которые человек производит в ядерных реакторах.

В настоящее время в различных странах мира существует хорошо налаженное производство актиноидных металлов в следующих масштабах (за один год):

Нептуний Десятки килограм- Калифор- Доли грамма

мов ний

Плутоний Тонны Эйнштей- Доли миллиграмма

Америций Десятки килограм- ний

мов Фермий Миллиарды атомов

Кюрий Килограммы Менделевий Тысячи атомов

Берклий Дециграммы

Из актиноидов наибольшее применение нашли уран и плутоний. Дело в том, что ядра двух изотопов урана (²³⁵U и ²³³U), а также двух изотопов плутония (²³⁹Рu и ²⁴¹Рu) при захвате нейтрона способны делиться на два осколка, причем в каждом акте ядерного деления, наряду с осколками, делящееся ядро испускает два или три нейтрона. Благодаря этому становится возможным не только продолжение начавшегося деления ядер, но и лавинообразное его нарастание (рис. 1).

Деление ядер связано с огромным выделением энергии. Так, при делении урана-235 происходит выделение около 75 млн. кДж энергии на 1 г урана. Это обусловило использование урана и плутония в качестве ядерного горючего в атомных энергетических установках и в качестве взрывчатого вещества в атомных бомбах.

Для взрыва ядерного материала необходимо такое развитие цепного процесса, при котором выделившаяся

энергия достигнет взрывного порога. Это может быть обеспечено при определенной массе делящегося вещества. Минимальную массу этого вещества, необходимую для взрыва, называют критической. Однако, если два куска делящегося материала, которые в сумме составляют критическую массу, находятся на каком-то расстоянии друг от друга, то взрыва не происходит. Достаточно соединить эти куски и произойдет взрыв. После сказанного будет понятен принцип устройства атомной бомбы (рис. 2): запал 4 обеспечивает взрыв обычного взрывчатого вещества 1, это приводит в соприкосновение куски ядерного горючего 2, которые вместе составляют критическую массу, и происходит взрыв.

4. Используемая литература.

1. Петров М.М. и др. Неорганическая химия. - Л.: Химия, 1998.

2. Угай Я.А. Неорганическая химия : Учебник для хим. Спец. Вузов. – М.: Высшая школа, 1989.

3. Карапетьянц М.Х. , Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. Учебник для вузов. – М.: Химия,1993.

4. Глинка Н.Л. Общая химия.- Л.: Химия, 1975.