Металлическая структура урана

Металлические структуры обладают некоторыми очень характерными свойствами. Каждый атом в кристаллической структуре металла имеет высокое координационное число (часто двенадцать и иногда восемь), и структура характеризуется высокой электро- и теплопроводностями. Атомы в металле располагаются близко один к другому это означает, что наблюдается значительное перекрывание орбиталей внешних электронов и что валентные электроны фактически связаны не с отдельным ядром, а делокализованы- по всем атомам металла. Таким образом, металл можно рассматривать как ансамбль положительных ионов, которые, вообще говоря, представляют собой сферы одинакового радиуса (марганец и уран являются исключениями), как можно более плотно упакованные в пространстве. Существует два способа плотной упаковки одинаковых сфер один из них приводит к гексагональной, а другой — к кубической симметрии, но в каждом случае координационное число равно двенадцати. Объемноцентрированная кубическая структура щелочных металлов менее плотно упакована для нее координационное число равно восьми и каждый ион имеет восемь ближайших соседей в услах окружающего его куба. [c.136]

Металлические протактиний, уран, нептуний и плутоний имеют более сложное кристаллическое строение, чем их аналоги — лантаниды. Америций является первым металлом из актинидов, кристаллическая структура которого и.меет сходство с кристаллической структурой лантанидов. [c.132]

Если реакция началась, уран реагирует с водородом с большой скоростью. Однако при одних и тех же условиях наблюдается различный индукционный период эти задержки относят за счет чистоты водорода и гладкости металлической поверхности. Если металл тщательно очищен от окиси, а водород свободен от примеси кислорода (пропусканием через горячий уран), то реакция начинается немедленно. Образование гидрида приводит к пол-Ю)му разрушению металлической структуры при этом гидрид урана образуется в виде объемистого (насыпная плотность 3,4 г/сл ) очень тонкого черного порошка. Скорость реакции достигает максимума вблизи 225° С при давлении водорода в 1 атм. Выше 250 С скорость реакции резко падает. [c.151]

Следуя принятому порядку, рассмотрим вкратце строение твердых фаз. Торий образует две аллотропные модификации, а-торий имеет ГЦК структуру. При 1380°С а-торий переходит в -торий с ОЦК структурой. Протактиний при 20°С обладает объемноцентрированной тетрагональной решеткой. Сведения о его структуре вблизи температуры плавления отсутствуют. Уран известен в трех аллотропных модификациях. Кристаллы а- и -урана имеют сложную слоистую структуру. В слоях основную роль играют ковалентные межатомные связи, между слоями — металлические. При 770°С образуется -(-модификация с ОЦК структурой и плотность урана немного уменьшается — примерно на 0,02%. В точке плавления плотность падает на 8%. [c.188]

Уран представляет собой очень плотный металл, по внешнему виду напоминающий сталь. Металлический уран существует в трех кристаллических модификациях (а-, р- и у-структуры). Радиус атома урана в металлическом состоянии равен 1,421 А [799]. При высокой температуре уран может быть подвергнут ковке. [c.10]

Иттрий — один из наиболее рассеянных элементов, что наряду со сложной технологией его добычи и рафинирования является причиной более позднего вовлечения металлического иттрия в технику. До недавнего времени иттрий, как и редкоземельные металлы, применяли, главным образом, в качестве легирующей добавки, улучшающей структуру, механические свойства, жаростойкость и коррозионную стойкость ряда сплавов. Однако в последнее время некоторые свойства иттрия (малое сечение захвата тепловых нейтронов, небольшая плотность (4,47 г/см ), относительно высокая температура плавления (1510 °С), отсутствие полиморфных превращений до температуры плавления и почти уникальное свойство иттрия — не взаимодействовать с расплавленным ураном и его сплавами — сделали перспективным его применение как конструкционного материала в атомной энергетике. [c.312]

Металлический уран претерпевает в процессе облучения нейтронами сильные пространственные изменения. Хотя несомненную опасность представляют осколки деления, обладающие определенной энергией, чувствительность урана к радиационным повреждениям вызвана сильной анизотропией его кристаллической структуры. Длина стержней из урана вдвое увеличивается при выгорании лишь 0,7%. Разнообразие типов твэлов (см. табл. 9.1) объясняется отчасти попытками [c.228]

Итак, окислы металлов III группы, в том числе и окислы редкоземельных элементов, проявляют большую склонность к взаимодействию с окислами урана с образованием твердых растворов флюоритной структуры. Исключение составляют окислы А1 и Т1, которые в контакте с окислами урана ведут себя неодинаково. Благодаря ясно выраженному металлическому характеру окислы таллия образуют с окислами урана группу химических соединений, аналогичную тем, что образуется между окислами урана и окислами щелочных металлов. Алюминий, гидроокись которого обладает более кислотными свойствами, чем гидроокись таллия, не дает с ураном окисных соединений типа уранатов окись алюминия неспособна также образовывать даже ограниченные твердые растворы с окислами урана, так как ионы трехвалентного алюминия и U + и U + сильно отличаются по своим размерам. [c.209]

Легкоплавкие металлы могут применяться в качестве электродов при электролитическом получении и рафинировании редких металлов в расплавах галогенидов [1]. Процессы взаимодействия, которые могут протекать при этом, в состоянии заметным образом изменить структуру и состав как солевой, так и металлической фаз. Известно, например [2], что в результате взаимодействия расплавов галогенидов, содержащих тетрахлорид урана, с металлическими висмутом и цинком, практически весь уран в расплаве солей восстанавливается до трехвалентного и переходит в нерастворимые [c.265]

Кристаллическая структура металлического урана. Перед плавлением при температуре 1132° С уран образует три кристаллические формы (табл. 5.9). [c.144]

Некоторые из этих данных изображены графически на рис. 11.2 [4], для того чтобы сравнить их с соответствующими значениями лантанидных металлов (рис. 11.3) [5]. Протактиний, уран, нептуний и плутоний в металлическом состоянии имеют сложные структуры, которые не имеют аналогичных себе среди металлов лантанидного ряда. Америций первым в ряду актинидных элементов обладает кристаллической структурой, аналогичной металлам лантанидного ряда. [c.460]

Кристаллическая структура металлического урана. Первые анализы рентгенограмм а-урана, на основании которых этому металлу была приписана сначала объемноцентрированная кубическая [11, а позже моноклинная решетка [21, оказались ошибочными. Теперь [31 твердо установлено, что а-уран имеет ромбическую кристаллическую решетку (пространственная группа V ). Эту структуру лучше всего рассматривать как искаженную гексагональную плотнейшую упаковку. Элементарная ячейка [c.116]

Сплавление металлических компонентов почти всегда необходимо проводить в вакууме или инертной атмосфере аргона или гелия. В настоящее время часто применяются тугоплавкие тигли из окислов бериллия, циркония или тория в отдельных случаях пользуются и тиглями из окиси алюминия. Для предотвращения окисления требуется создание очень хорошего вакуума. ЕсЛи один из. металлов весьма летуч, то, для сведения к минимуму потерь из-за дестил-ляции можно применять атмосферу из хорошо очищенного аргона. Лучше всего пользоваться индукционным нагревом это особенно желательно при сплавлении металлов, сильно различающихся по удельному весу, так как при этом происходит их более полное перемешивание. В случае легкоплавких металлов, например свинца или висмута, применяются электролитические процессы. Так, тетрахлорид урана растворяли в расплавленной смеси хлоридов натрия и кальция (т. пл. 750°), затем смесь подвергали электролизу в ванне со стальным катодом, покрытым слоем жидкого свинца или висмута [2]. Для получения ртутных амальгам необходимо применять очень чистый металлический уран, приготовленный разложением гидрида. Некоторые сплавы были случайно получены при одновременном восстановлении тетрафторида урана и фторидов других металлов. Но этот метод не рекомендуется для систематического изучения, так как при нем затруднительно заранее определить конечный состав и структуру сплавов. [c.148]

Кристаллическая структура и фазовые отношения. Область от и до иЫ. Растворимость азота в металлическом уране детально не изучена, имеются лишь указания, что она мала. Вследствие устойчивости [c.192]

И0НИЗЭЩ1И В первую очередь отщепляются 5- и -электроны и происходит стабилизация /-электронов за счет оставшихся -электронов, образовавшиеся ионы в нормальных степенях окисления могут не содержать 6й-электроноа. С этой точки зрения наиболее показательны электронные структуры элементов в металлическом состоянии. Из значений металлических радиусов (см. рис. 3) следует, что ТЬ, Ра и и не имеют 5/-электронов. Первый 5/-электрон появляется только у нептуния. Диаграмма на рис. 4 [420] иллюстрирует области существования кристаллических структур и характер электронов металлов до америция включительно при различных теМ1пературах. Торий и протактиний характеризуются чистым -орбитальным поведением, а америций и последующие элементы — /-поведением. Уран, нептуний и плутоний в средней зоне имеют комбинированное ( /)-пове- [c.19]

Уран образует только один металлоподобный гидрид состава иНз, известный в двух модификациях. Положение атомов металла в р-Ь Нз соответствует структуре (разд. 29.1.4,6), но не связано со структурой металлического урана. Расстояния и—и намного больше, чем в а- или -уране даже кратчайшее из ннх (и—2 и 3,32 А) указывает па наличие лишь очень слабого взаимоде1 1ствия металл — металл (ср. в -и и—8 и 2,97 А, а в а-и кратчайшее расстояние 2,76 А). Как было установлено нейтронографически, атомы водорода занимают очень большие пустоты, в которых они окружены (приблизительно тетраэдри-чески) четырьмя атомами и на расстоянии 2,32 А. Наличие у каждого атома и 12 соседних атомов Н и металлоподобный (а не солеобразный) характер соединения служат подтверждением того, что взаимодействие между атомами обусловлено некоторым видом делокализации ковалентных связей. В а-иНз атомы металла занимают позиции, соответствующие заштрихованным кружкам на рис. 29.4, а атомы Н находятся в позициях, соответствующих светлым кружкам. Здесь связи и—и также чрезвычайно слабые (1)—8 и 3,59 А) атомы Н, как и в иНз, имеют тетраэдрическое окружение из четырех атомов J (Н—411 2,32 А). Тригидриды Чр, Ри и Ат изоструктурны гексагональным тригидридам 4/-элементов. [c.15]

Кристаллохимия урана. Структуры металлического урана, его гидридов, карбидов, а также некоторых галогенндов МХз, МХ4 и МХб описаны в других главах. В этом разделе мы рассмотрим структуры, свойственные некоторым галогенидам урана, структуры комплексных фторидов тория и урана, оксидов урана, соединений уранила и уранатов, нитридов и родственных им соединений, а также сделаем некоторые замечания о сульфидах и, Th и Се. [c.415]

Уран — металл серебристого цвета, хорошо полируется. Он тускнеет на воздухе, приобретает сначала темно-золотистый цвет, затем покрывается различными оттенками фиолетового цвета и, наконец, становится почти черным. Тонкоизмельченный уран сильно пирофорен. Компактный металл при комнатной температуре достаточно устойчив на воздухе, окисляясь лишь с поверхности. Но при нагревании уран в этой форме воспламеняется и медленно и равномерно горит при 700°С до полного превращения в окись. Вероятнее всего это происходит потому, что образующаяся на поверхности окись урана не только не препятствует доступу избыточного воздуха к металлу, но также и обеспечивает эффективную изоляцию, снижая потери тепла. Поэтому температура металла поддерживается выше температуры воспламенения. Металлический уран может существовать в одной из трех кристаллических модификаций. Низкотемпературная альфа-модификация устойчива до 663° С и имеет орторомбическую решетку. Среднетемпературная бета-модификация устойчива в интервале темпеоа-тур 663—770° С и имеет тетрагональную структуру. Высокотемпературная гамма-модификация, существующая от 770°С вплоть до температуры плавления, имеет объемноцентрированную кубическую решетку. При комнатной температуре невозможно получить бета- или гамма-модификации чистого урана. Атомный радиус урана в [c.108]

Выполненное рентгеновским методом исследование Рендла [228] подтвердило постоянный состав гидрида UH3, обладающего кубической решеткой с а = 6,631 А. Элементарная ячейка содержит восемь атомов урана и резко отличается от орто-роМ бической структуры металлического урана. В этой работе Рендл предположил существование двух типов атомов урана и водородных мостиков уран—водород — уран, подобно тому как это предполагается для объяснения химической связи в гидридах бора и димерах алкилалю ми-ния [229]. [c.63]

Рис. 165. (d) Кристаллическая структура р-вольфрама. В этой структуре можно различить два типа атомов по и.х окружению. Изображены двенадцать соседей, находящихся на равных расстояниях от атома первого типа (заштрихованные кружки) и шесть ближайших соседей атома второго типа (белые кружки), (if) Расположение четырех б.пижайишх соседей атома в металлическом уране.

Система иОг—У2О3. На основании рентгеновского исследования образцов системы иОг— гОз установлено, что двуокись урана растворяет в себе значительное количество окиси иттрия [53—55]. В работах [44,53] образцы получены прокаливанием в атмосфере СО при 1200° С и последующим отжигом в вакууме при 2000° С препаратов, приготовленных соосаждением растворов, содержащих известные количества нитратов уранила и иттрия. В результате этой обработки получены окисленные продукты черного цвета, имеющие при больших содержаниях урана флюоритную структуру. Восстановление этих продуктов при 900—1000° С в двойных кварцевых ампулах, в которых в качестве поглотителя кислорода использована стружка металлического урана, привело к образованию образцов, содержащих только четырехвалентной уран. Параметр решетки препаратов увеличился, а цвет их стал коричневым. [c.170]

Металлический протактиний был получен восстановлением тетрафторида протактиния металлическим барием при температуре 1400 С. Получение металлического протактиния, о котором сообщали в 1934 г. Гроссе и Агрусс [35], было выполнено несколько необычным способом. Окись протактиния в высоком вакууме бомбардировали электронами с энергией 35 кэв или, в другом случав, пентахлорид протактиния термически разлагали на нити накала. Эти исследователи данных о свойствах металла не опубликовали. Металл, полученный восстановлением тетрафторида барием,—блестящее, ковкое вещество, по твердости близкое к урану. Рентгенограмма металлического протактиния показала, что он имеет тетрагональную структуру, отличную от структуры других металлов [36]. Вычисленная плотность металлического протактиния равна 15,37 г/см . На воздухе металл тускнеет, образуя сначала, вероятно, низший окисел протактиния, точный состав которого не известен. Металлический протактиний, подобно другим металлическим актинидам, реагирует с водородом при температурах от 250 до 300° С и образует гидрид РаН , изостр -турный с UH3. [c.101]

При облучении в ядерном реакторе топливных элементов из металлического урана металл претерпевает существенные изменения в размерах и структуре. Кроме того, радиация вызывает коробление и шелушение его поверхности. Под влиянием радиации цилиндр значительно увеличивается по длине, а сечение его становится эллиптическим [65]. На пространственную стабильность оказывает влияние размер зерен исходного материала, способ изготовления и присутствие в металле небольших добавок. Чем мельче зерна, тем больше изменение под действием радиации. Эти явления значительно снижаются в урановых стержнях, прокатанных при высоких температурах р- или 7-перекристалли-зация первоначального а-металла создает беспорядочную ориентацию и снижает скорость роста. В сплавах, содержапщх небольшое количество урана, радиационные повреждения обычно бывают незначительными. Среди сплавов, в которых уран присутствует как основной компонент, хорошей пространственной стабильностью обладает сплав урана с молибденом (10% молибдена). Влияние радиации на структуру металла подобно (но не [c.150]

Кристаллическая структура. В настоящее время известны две кристаллические модификации иНд. Кристаллические формы зависят от той температуры, при которой был получен гидрид. Обычная форма обозначается как р иНд. Кристаллическая структура этой модификации была определена Рандлом [75] методами рентгеноструктурного анализа и дифракции нейтронов. Автор установил, что Р-иНд имеет простую кубическую решетку, а металл имеет структуру, подобную Р-вольфраму. Известен [75] параметр решетки Р-иНд ао=6,6310 А, плотность 10,92 г/сл [75]. Гидриды и дейтериды имеют одинаковые структуры [76], кристаллическая решетка дейтерида немного меньше, чем у гидрида. Вследствие того, что дейтериды дают более интенсивные нейтро-нограммы, они были более изучены, чем гидриды. По-видимому, атомы дейтерия расположены по неправильному тетраэдру па равных дистанциях от четырех атомов урана, расстояние уран— дейтерий равно 2,32 А. Вероятно, что в этой структуре почти отсутствуют металлические уран—уран-связи, по-видимому, вся структура удерживается за счет взаимодействия между ураном я водородом. Атомы дейтерия расположены на значительно больших расстояниях, чем можно было ожидать на основании ионных радиусов. Пока что эта структура остается загадочной и нуждается в дальнейшем исследовании. Трудно оценить те сложности, которые вносятся в интерпретацию данных по дифракции нейтронов из-за возможного присутствия других фаз иНд (или иВд). [c.154]

Уран—двуокись урана. Растворимость кислорода в металлическом уране очень мала. Уже сообщалось об окиси U0, однако она еще никогда не была приготовлена в больших количествах. Важно по существу ответить на вопрос является ли она действительно стабильной фазой при комнатной температуре. Флюорит-пая структура иОз устойчива вплоть до UO однако убедительное доказательство, удостоверяющее существование U0i ,5, отсутствует. Область U—UOj, вероятно, гетерогенна, и всякий окисел урана с составом в этих пределах состоит из металличе- ского урана и двуокиси. [c.161]

Ура н — д вуокись урана. Растворимость металлического урана в двуокиси очень мала, точно так же как и растворимость двуокиси в уране. Описана моноокись урана со структурой, изоморфной UN и иС, и размерами ячейки, промежуточными между размерами этих двух фаз [122]. Приготовить UO в виде отдельных крупных кусков никому не удавалось. Поэтому преобладает мнение, что эта окись может быть устойчива лишь при повышенных температурах или если ее структуру типа Na I стабилизируют присадками азота или углерода [131—133]. [c.60]

Интересно, что кубические структуры с координационным числом, равным шести, возникают у лантаноидов в соединениях Meg , где существуют условия для заполнения р-оболочки углерода, а следовательно, возможно образование ионов с внешней р -оболочкой. Все многовалентные актиноиды (торий, уран, нептуний, плутоний), имея по четыре—шесть валентных электронов, образуют ионы с р -оболочками и карбиды со структурой типа Na l, обладающие вследствие наличия избытка свободных электронов с 5/-уровня металлической проводимостью. Карбиды со структурой этого типа должны образовывать протактиний, америций, кюрий и берклий, имеющие достаточное число валентных электронов. Актиноиды образуют и силициды типа арсенида никеля с металлической проводимостью. [c.184]

Уран в свободном состоянии имеет электронную конфигурацию 5/ 6s 6p 6d 7s . В металлическом состоянии он, вероятнее всего, шестива-лентен. Наличие внешних р -оболочек у ионов U ведет к образованию объемноцентрированной кубической структуры -у-урана. Что касается двух его низкотемпературных модификаций, то их существование может быть обусловлено образованием направленных ковалентных двухэлектрон- [c.239]

Размеры атома. Большинство металлических элементов, за исключением таких нетипичных металлов, как висмут и сурьма, имеют кристаллические структуры, лишь слабо отклоняющиеся от кубической или гексагональной плотнейшей упаковки твердых шаров. Уран является исключением. Вероятно, вследствие сильной атомной связи в решетке между атомами урана и его четырьмя ближайшими соседями атомы урана в а-фазе ведут себя как несферические тела. Следовательно, атомный радиус а-урана нельзя точно определить. В этой фазе каждый атом урана окружен двумя ближайшими соседними атомами на расстоянии 2,75 А (при комнатной температуре), двумя другими—на расстоянии 2,85 А, четырьмя—на расстоянии 3,25 А и еще четырьмя—на расстоянии 3,34 А. Таким образом, можно приближенно считать, что атомы урана имеют эллипсоидную форму с малой полуосью 1,4 А и большой—1,65 А. Паулииг [16] предположил, что а-уран содержит прямые цепи прочно связанных атомов, так что его структура подобна предложенной этим же автором для р-вольфрама. С другой стороны, существует мнение [11], что а-уран имеет структуру, состоящую из гофрированных слоев. Связи внутри слоев сильнее, чем между слоями, как это наблюдается и для структур мышьяка, сурьмы и висмута. Кроме того, связи внутри слоев заметно зависят от направления. [c.117]

Хотя чистая моноокись урана известна только в виде тонкого поверхностного слоя на металлическом уране (кроме одного случайного наблюдения, см. стр. 248), ее существование с несомненностью установле о рентгенографически. Она имеет кубическую гранецентрированную решетку (типа каменной соли), константа которой равна 4,91 А (ср. табл. 71 на стр. 215) Эта структура отличается от структуры металлического урана в любой из трех его аллотропических форм, но очень сходна со структурой мононитрида иЫ и монокарбида иС. Эти три соединения — Ь О, Ом и иС — легко образуют смешанные кристаллы, т. е. их неметаллические компоненты. О, N и С, способны неупорядоченно замещзть друг друга. [c.205]

Таким образом, высоте объекта дается предварительное увеличение в виде его тени, отбрасываемой на подложку. Металл, употребляемый для этой цели, должен давать непрерывную пленку подходящими металлами являются хром, золото, уран. Специфическим преимуществом этого метода является возможность достигнуть удовлетворительной контрастности для таких частиц, которые обладают слишком малой задерживающей способностью, чтобы давать обычным путем изображение с хорошим контрастом [127]. Другим преимуществом теневого метода является то, что при этом получаются препараты, более устойчивые к электронной бомбардировке, чем большинство исходных препаратов, из которых они изготовляются. Согласно Уайкову, оттенение металлом настолько улучшает возможности фотографирования молекул, что практически нижний предел тех молекулярных размеров, которые теперь могут быть различимы, определяется молекулярными неоднородностями подложки, если коллодий или формвар обладают таковыми. Однако влияние структуры этих материалов большей частью может быть устранено применением метода реплик, при котором молекулы оттеняются металлом на гладкой стеклянной поверхности и получающаяся металлическая пленка переносится на неоттененный пластик. Хилер и Бейкер [128] описали метод приготовления препаратов бактерий, который заключается в том, что поверх колонии бактерий, растущей на поверхности агар-агара, наносится [c.327]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология