Der Artikel erzählt, wann ein solches chemisches Element wie Uran entdeckt wurde und in welchen Industrien diese Substanz heutzutage verwendet wird.
Uran ist ein chemisches Element in der Energie- und Militärindustrie
Zu allen Zeiten haben Menschen versucht, hocheffiziente Energiequellen zu finden, und im Idealfall - ein sogenanntes Perpetuum Mobile zu schaffen. Leider wurde die Unmöglichkeit seiner Existenz bereits im 19. Jahrhundert theoretisch bewiesen und begründet, aber die Wissenschaftler haben immer noch nie die Hoffnung aufgegeben, den Traum von einer Art Gerät zu verwirklichen, das in der Lage wäre, eine große Menge „sauberer“Energie für einen sehr langen Zeitraum zu erzeugen lange Zeit.
Teilweise wurde dies mit der Entdeckung einer solchen Substanz wie Uran realisiert. Ein chemisches Element mit diesem Namen bildete die Grundlage für die Entwicklung von Kernreaktoren, die in unserer Zeit ganze Städte, U-Boote, Polarschiffe und so weiter mit Energie versorgen. Ihre Energie kann zwar nicht als „sauber“bezeichnet werden, aber in den letzten Jahren haben viele Unternehmen kompakte Tritium-basierte „Atombatterien“für den breiten Verkauf entwickelt – sie haben keine beweglichen Teile und sind gesundheitlich unbedenklich.
In diesem Artikel werden wir jedoch die Geschichte der Entdeckung eines chemischen Elements im Detail analysierengenannt Uran und die Sp altungsreaktion seiner Kerne.
Definition
Uran ist ein chemisches Element mit der Ordnungszahl 92 im Periodensystem von Mendelejew. Seine Atommasse beträgt 238029. Es wird mit dem Symbol U bezeichnet. Unter normalen Bedingungen ist es ein dichtes, schweres, silbriges Metall. Wenn wir über seine Radioaktivität sprechen, dann ist Uran selbst ein Element mit schwacher Radioaktivität. Es enthält auch keine vollständig stabilen Isotope. Und das stabilste der existierenden Isotope ist Uran-338.
Wir haben herausgefunden, was dieses Element ist, und jetzt schauen wir uns die Geschichte seiner Entdeckung an.
Geschichte
Eine solche Substanz wie natürliches Uranoxid ist den Menschen seit der Antike bekannt, und alte Handwerker verwendeten sie zur Herstellung von Glasuren, mit denen verschiedene Keramiken für die Wasserbeständigkeit von Gefäßen und anderen Produkten sowie deren bedeckt wurden Dekorationen.
Das Jahr 1789 war ein wichtiges Datum in der Geschichte der Entdeckung dieses chemischen Elements. Damals gelang es dem Chemiker und gebürtigen Deutschen Martin Klaproth, das erste metallische Uran zu gewinnen. Und das neue Element erhielt seinen Namen zu Ehren des acht Jahre zuvor entdeckten Planeten.
Fast 50 Jahre lang g alt das damals gewonnene Uran als reines Metall, doch 1840 konnte ein Chemiker aus Frankreich, Eugene-Melchior Peligot, beweisen, dass das von Klaproth gewonnene Material trotz geeigneter äußerer Anzeichen nachzuweisen war, war überhaupt kein Metall, sondern Uranoxid. Wenig später erhielt derselbe PeligoEchtes Uran ist ein sehr schweres graues Metall. Damals wurde erstmals das Atomgewicht einer solchen Substanz wie Uran bestimmt. Das chemische Element wurde 1874 von Dmitri Mendeleev in sein berühmtes Periodensystem der Elemente aufgenommen, und Mendeleev verdoppelte das Atomgewicht der Substanz zweimal. Und nur 12 Jahre später wurde experimentell bewiesen, dass sich der große Chemiker mit seinen Berechnungen nicht geirrt hat.
Radioaktivität
Aber das wirklich weit verbreitete Interesse an diesem Element in der wissenschaftlichen Gemeinschaft begann 1896, als Becquerel die Tatsache entdeckte, dass Uran Strahlen aussendet, die nach dem Forscher benannt wurden - Becquerel-Strahlen. Später nannte eine der berühmtesten Wissenschaftlerinnen auf diesem Gebiet, Marie Curie, dieses Phänomen Radioaktivität.
Als nächstes wichtiges Datum in der Erforschung von Uran gilt das Jahr 1899: Damals entdeckte Rutherford, dass die Strahlung von Uran inhomogen ist und in zwei Arten unterteilt wird - Alpha- und Betastrahlen. Und ein Jahr später entdeckte Paul Villar (Villard) die dritte, die letzte uns heute bekannte radioaktive Strahlung – die sogenannten Gammastrahlen.
Sieben Jahre später, 1906, führte Rutherford auf der Grundlage seiner Theorie der Radioaktivität die ersten Experimente durch, deren Zweck es war, das Alter verschiedener Mineralien zu bestimmen. Diese Studien legten unter anderem den Grundstein für die Theorie- und Praxisbildung der Radiokohlenstoffanalyse.
Sp altung von Urankernen
Aber vielleicht die wichtigste Entdeckung, dank derer dieDer weit verbreitete Abbau und die Anreicherung von Uran für friedliche und militärische Zwecke ist der Prozess der Sp altung von Urankernen. Es geschah 1938, die Entdeckung wurde von den deutschen Physikern Otto Hahn und Fritz Strassmann durchgeführt. Später wurde diese Theorie durch die Arbeiten mehrerer weiterer deutscher Physiker wissenschaftlich bestätigt.
Die Essenz des von ihnen entdeckten Mechanismus war folgender: Wenn man den Kern des Uran-235-Isotops mit einem Neutron bestrahlt, dann beginnt es sich zu teilen, indem man ein freies Neutron einfängt. Und wie wir alle wissen, geht dieser Vorgang mit einer enormen Energiefreisetzung einher. Dies geschieht hauptsächlich aufgrund der kinetischen Energie der Strahlung selbst und der Bruchstücke des Kerns. Jetzt wissen wir also, wie die Uransp altung abläuft.
Die Entdeckung dieses Mechanismus und seiner Ergebnisse ist der Ausgangspunkt für die Nutzung von Uran sowohl für friedliche als auch für militärische Zwecke.
Wenn wir über seine Verwendung für militärische Zwecke sprechen, dann zum ersten Mal die Theorie, dass es möglich ist, Bedingungen für einen solchen Prozess wie eine kontinuierliche Sp altungsreaktion des Urankerns zu schaffen (da zur Detonation eine enorme Energie benötigt wird eine Atombombe) wurde von den sowjetischen Physikern Zeldovich und Khariton bewiesen. Aber um eine solche Reaktion hervorzurufen, muss Uran angereichert werden, da es im Normalzustand nicht die notwendigen Eigenschaften hat.
Wir haben uns mit der Geschichte dieses Elements vertraut gemacht, jetzt werden wir herausfinden, wo es verwendet wird.
Verwendung und Art von Uranisotopen
Nach der Entdeckung eines solchen Prozesses wie der Uran-Kettensp altungsreaktion standen Physiker vor der Frage, wo sie ihn einsetzen könnten?
Derzeit gibt es zwei Hauptbereiche, in denen Uranisotope verwendet werden. Dies ist eine friedliche (oder Energie-) Industrie und ein Militär. Sowohl der erste als auch der zweite nutzen die Kernsp altungsreaktion des Uran-235-Isotops, nur die Ausgangsleistung unterscheidet sich. Einfach ausgedrückt, in einem Kernreaktor besteht keine Notwendigkeit, diesen Prozess mit der gleichen Leistung zu erzeugen und aufrechtzuerh alten, die erforderlich ist, um die Explosion einer Atombombe durchzuführen.
Also wurden die Hauptindustrien aufgelistet, in denen die Uransp altungsreaktion verwendet wird.
Aber die Gewinnung des Uran-235-Isotops ist eine äußerst komplexe und kostspielige technologische Aufgabe, und nicht jeder Staat kann sich den Bau von Anreicherungsanlagen leisten. Um beispielsweise 20 Tonnen Uranbrennstoff zu erh alten, in dem der Geh alt des Isotops Uran 235 zwischen 3 und 5 % liegt, müssen mehr als 153 Tonnen natürliches, „rohes“Uran angereichert werden.
Das Uran-238-Isotop wird hauptsächlich bei der Entwicklung von Atomwaffen verwendet, um ihre Leistung zu erhöhen. Außerdem kann dieses Isotop, wenn es ein Neutron einfängt, gefolgt von einem Beta-Zerfallsprozess, schließlich in Plutonium-239 umgewandelt werden – ein üblicher Brennstoff für die meisten modernen Kernreaktoren.
Trotz aller Mängel solcher Reaktoren (hohe Kosten, Wartungsaufwand, Unfallgefahr) rechnet sich ihr Betrieb sehr schnell und sie produzieren unvergleichlich mehr Energie als klassische Wärme- oder Wasserkraftwerke.
Außerdem ermöglichte die Sp altungsreaktion des Urankerns die Herstellung nuklearer Massenvernichtungswaffen. Es zeichnet sich durch seine enorme Stärke aus, relativKompaktheit und die Fähigkeit, große Landflächen für die menschliche Besiedlung ungeeignet zu machen. Richtig, moderne Atomwaffen verwenden Plutonium, kein Uran.
Abgereichertes Uran
Es gibt auch so viel Uran wie abgereichert. Es hat eine sehr geringe Radioaktivität, was bedeutet, dass es für den Menschen nicht gefährlich ist. Im militärischen Bereich wird es wieder verwendet, zum Beispiel wird es der Panzerung des amerikanischen Abrams-Panzers hinzugefügt, um ihm zusätzliche Festigkeit zu verleihen. Darüber hinaus finden Sie in fast allen Hightech-Armeen verschiedene Granaten mit abgereichertem Uran. Neben ihrer hohen Masse haben sie noch eine weitere sehr interessante Eigenschaft – nach der Zerstörung des Projektils entzünden sich dessen Splitter und Metallstaub spontan. Übrigens wurde ein solches Projektil zum ersten Mal während des Zweiten Weltkriegs eingesetzt. Wie wir sehen können, ist Uran ein Element, das in verschiedenen Bereichen menschlicher Aktivitäten verwendet wurde.
Schlussfolgerung
Nach Prognosen von Wissenschaftlern werden um das Jahr 2030 herum alle großen Uranvorkommen vollständig erschöpft sein, danach wird die Entwicklung seiner schwer zugänglichen Schichten beginnen und der Preis steigen. Übrigens ist Uranerz selbst für den Menschen absolut ungefährlich - einige Bergleute arbeiten seit Generationen an seiner Gewinnung. Jetzt haben wir die Geschichte der Entdeckung dieses chemischen Elements herausgefunden und wie die Sp altungsreaktion seiner Kerne genutzt wird.
Übrigens ist eine interessante Tatsache bekannt - Uranverbindungen werden seit langem als Farben für Porzellan und verwendetGlas (sog. Uranglas) bis in die 1950er Jahre.
