Плотность урана
Плотность урана и другие его физические свойства
По внешнему виду уран напоминает сталь (рис. 1): легко поддается ковке, полировке, прокатке. Подобно большинству других актиноидов урану свойствен полиморфизм: при низких температурах устойчива ромбическая модификация, которая при нагревании последовательно переходит в хрупкую тетрагональную и, наконец в кубическую.
Рис. 1. Уран. Внешний вид.
При температуре 1130oС уран плавится. Уран – плохой проводник тепла и электричества. Его теплопроводность в 13 раз меньше теплопроводности меди. Плотность урана равна 19,05 г/см3. На воздухе быстро окисляется, покрываясь черной пленкой оксида, а при температуре 170oС сгорает, превращаясь в UO2.
Нахождение урана в природе
Содержание урана в земной коре оценивается в 3×10-4% (масс.), что соответствует общему количеству 1,3×1014 т металла. Природные соединения урана многообразны; важнейшими минералами являются уранит (диоксид урана UO2), настуран (фаза переменного состава UO2,0-2,5) и карнотит (уранил-ванадат калия K2(UO2)2×(VO4)2×3H2O).
Краткое описание химических свойств и плотность урана
При повышенной температуре уран легко реагирует с водяным паром:
U + 2H2O = UO2 + 2H2.
Гидрид урана представляет собой черный пирофорный порошок, образующийся при взаимодействии простых веществ:
U + 3/2 H2 = UH3.
Продукт реакции галогенирования определяется природой галогена, соотношением реагентов и температурой:
U + 3F2 = UF6 (t = 20oC);
U + 2Br2 = UBr4 (t = 700oC);
2U + 5Br2 = 2UBr5 (t = 50oC).
Металлический уран при нагревании также реагирует с серой, углеродом, азотом, фосфором, бором. Он легко растворим в азотной кислоте.
Примеры решения задач
| Задание | Вычислите плотность по азоту смеси, состоящей из 100 мл гелия, 200 мл водорода и 100 мл хлороводорода HCl. |
| Решение | Найдем объемные доли веществ в смеси:
φ = Vgas / Vmixture_gas; φ (He) = V(He) / Vmixture_gas; φ (He) = 100 / (100 + 200 + 100) = 100 / 400 = 0,25. φ (H2) = V(H2) / Vmixture_gas; φ (H2) = 200 / (100 + 200 + 100) = 200 / 400 = 0,5. φ (HCl) = V(HCl) / Vmixture_gas; φ (HCl) = 100 / (100 + 200 + 100) = 100 / 400 = 0,25. Объемные доли газов будут совпадать с молярными, т.е. с долями количеств веществ, это следствие из закона Авогадро. Найдем условную молекулярную массу смеси: Mrconditional (mixture) = φ (He) ×Mr(He) + φ (H2) ×Mr(H2) + φ (HCl) ×Mr(HCl); Mrconditional (mixture) = 0,25 ×4 + 0,5 × 2 + 0,25 × 36,5 = 1 + 1+ 9,125 = 11,125. Найдем относительную плотность смеси по азоту: DN2(mixture) = Mrconditional (mixture) / Mr(N2); DN2(mixture) = 11,125 / 28 = 0,3973. |
| Ответ | Плотность по азоту смеси, состоящей из гелия, водорода и хлороводорода равна 0,3973. |
| Задание | Плотность по водороду газовой смеси, состоящей из метана CH4 и бутана C4H10, составляет 19,9. Вычислите условную молекулярную массу смеси газов. |
| Решение | Относительная плотность смеси газов по водороду можно определить по следующей формуле:
DH2(mixture) = Mrconditional (mixture) / Mr(H2) = 19,9. Отсюда, условная молекулярная масса смеси газов равна: Mrconditional (mixture) = DH2(mixture) ×Mr(H2); Mrconditional (mixture) = 19,9 × 2 = 39,8. |
| Ответ | Условная молекулярная масса смеси газов равна 39,8. |
