Размеры урана

Радиоактивность

Создание периодической системы российским химиком Дмитрием Менделеевым в 1869 году сосредоточило внимание на уране как на самом тяжелом из известных элементов, которым он оставался до открытия нептуния в 1940 г. В 1896-м французский физик Анри Беккерель обнаружил в нем явление радиоактивности

Это свойство позже было найдено во многих других веществах. Теперь известно, что радиоактивный во всех его изотопах уран состоит из смеси 238U (99,27 %, период полураспада — 4 510 000 000 лет), 235U (0,72 %, период полураспада — 713 000 000 лет) и 234U (0,006 %, период полураспада — 247 000 лет). Это позволяет, например, определять возраст горных пород и минералов для изучения геологических процессов и возраста Земли. Для этого в них измеряется количество свинца, который является конечным продуктом радиоактивного распада урана. При этом 238U является исходным элементом, а 234U – один из продуктов. 235U порождает ряд распада актиния.

Сколько весит щебень

Основным параметром принято считать удельный вес материала, его насыпную плотность. Чем мельче фракция, тем выше насыпная плотность, чем больше фракция – тем крепче бетонная масса. Плотность зависит от формы камешка – игольчатый, кубовидный или плоский. Наивысшую плотность имеет кубовидная фракция щебня, бетонная масса будет обладать наивысшей прочностью.

Основные показатели, влияющие на удельный вес:

Именно фракция материала оказывает первостепенное влияние на вес щебня. К примеру, зерно 5 – 20 мм имеет плотность 1,36 т.м3, при увеличении зерна 40 – 70 мм, плотность снижается до цифр 1, 32 т.м3.

Данный параметр нельзя упускать при расчетах объема и массы материала.

Также имеет значение происхождение материала – гранитный самый тяжелый, известковый относительно легкий и наименее прочный.

К примеру, из таблицы мы видим, сколько щебня 5 – 20 в кубе – 1,35 тонны.

Получение

Самая первая стадия уранового производства — концентрирование. Породу дробят и смешивают с водой. Тяжёлые компоненты взвеси осаждаются быстрее. Если порода содержит первичные минералы урана, то они осаждаются быстро: это тяжёлые минералы. Вторичные минералы урана легче, в этом случае раньше оседает тяжёлая пустая порода. (Впрочем, далеко не всегда она действительно пустая; в ней могут быть многие полезные элементы, в том числе и уран).

Следующая стадия — выщелачивание концентратов, перевод урана в раствор. Применяют кислотное и щелочное выщелачивание. Первое — дешевле, поскольку для извлечения урана используют серную кислоту. Но если в исходном сырьё, как, например, в урановой смолке, уран находится в четырёхвалентном состоянии, то этот способ неприменим: четырёхвалентный уран в серной кислоте практически не растворяется. В этом случае нужно либо прибегнуть к щелочному выщелачиванию, либо предварительно окислять уран до шестивалентного состояния.

Не применяют кислотное выщелачивание и в тех случаях, если урановый концентрат содержит доломит или магнезит, реагирующие с серной кислотой. В этих случаях пользуются едким натром (гидроксидом натрия).

Проблему выщелачивания урана из руд решает кислородная продувка. В нагретую до 150 °C смесь урановой руды с сульфидными минералами подают поток кислорода. При этом из сернистых минералов образуется серная кислота, которая и вымывает уран.

На следующем этапе из полученного раствора нужно избирательно выделить уран. Современные методы — экстракция и ионный обмен — позволяют решить эту проблему.

Раствор содержит не только уран, но и другие катионы. Некоторые из них в определённых условиях ведут себя так же, как уран: экстрагируются теми же органическими растворителями, оседают на тех же ионообменных смолах, выпадают в осадок при тех же условиях. Поэтому для селективного выделения урана приходится использовать многие окислительно-восстановительные реакции, чтобы на каждой стадии избавляться от того или иного нежелательного попутчика. На современных ионообменных смолах уран выделяется весьма селективно.

Методы ионного обмена и экстракции хороши ещё и тем, что позволяют достаточно полно извлекать уран из бедных растворов (содержание урана — десятые доли грамма на литр).

После этих операций уран переводят в твёрдое состояние — в один из оксидов или в тетрафторид UF4. Но этот уран ещё надо очистить от примесей с большим сечением захвата тепловых нейтронов — бора, кадмия, гафния. Их содержание в конечном продукте не должно превышать стотысячных и миллионных долей процента. Для удаления этих примесей технически чистое соединение урана растворяют в азотной кислоте. При этом образуется уранилнитрат UO2(NO3)2, который при экстракции трибутил-фосфатом и некоторыми другими веществами дополнительно очищается до нужных кондиций

Затем это вещество кристаллизуют (или осаждают пероксид UO4·2H2O) и начинают осторожно прокаливать. В результате этой операции образуется трёхокись урана UO3, которую восстанавливают водородом до UO2

На диоксид урана UO2 при температуре от 430 до 600 °C воздействуют газообразным фтористым водородом для получения тетрафторида UF4. Из этого соединения восстанавливают металлический уран с помощью кальция или магния.

Происхождение планеты

Планета Уран — седьмая по счету от центра планета Солнечной системы, ее расстояние от Солнца примерно 3 миллиарда километров.

День на планете равен земным 17 часам и 14 минутам, а год 84 земным годам. Такое длительное время планетарного года связано с сильным наклоном планеты: она вращается вокруг Солнца, лежа на боку.

Такое положение гиганта многие астрономы объясняют тем, что на ранних этапах формирования планеты Уран столкнулся с крупным небесным телом, которое его опрокинуло.

Углы вращения планет солнечной системы

Этот газовый гигант имеет атмосферу, которая состоит из водорода, гелия и метана. Происхождение Урана не ясно. Общепринятая теория образования планет некоторым образом не подходит для этой планеты.

Понятие протопланеты, притягивавшей своим магнитным полем газы и частицы пыли, никак не объясняет, почему такая крупная планета находится так далеко от Солнца.

Среди других загадок Урана самой неразрешимой является отсутствие теплоотдачи. Другие планеты гиганты отдают солнечную энергию в двукратном количестве от полученного. Уран не отдает ничего.

Во время формирования ледяные гиганты солнечной системы получали недостаточное количество остаточного газа из протосолнечной туманности, поэтому при огромных размерах их масса не так значительна.

Уран образовался из начальных твердых тел и льдов различного содержания, причем эта планета в отличие от других гигантов не смогла удержать большое количество водорода и гелия.

Описательные особенности и характеристики

Планета была открыта силами У. Гершеля в 1781 г. В связи с тусклостью объект не был замечен древними людьми. Оборот вокруг оси тело проходит за 17 часов 14 минут, зато продолжительность одного года составляет 84 года (земных). Ледяной гигант состоит из водорода и гелия, за которым следует мантия и ядро из скал. Температура равна -224 градуса по Цельсию, что делает планету самой холодной в рамках всей Солнечной системы.

Наряду с этим в размер Урана входят его наборы тонких колец в количестве двух штук. Также Уран имеет спутники. Количество внутренних лун – 11, число внешних объектов – 2. Все они получили свои наименования в честь героев произведений Шекспира. В 1986 г. к поверхности планеты была отправлена одна миссия. Она была организована силами устройства «Вояджер-2» на расстоянии в 81,5 тыс. км.

Физические характеристики Урана

Атмосфера и температура

Атмосфера Урана также делится на слои, определяемые температурой и давлением. Это газовый гигант, поэтому лишен твердой поверхности. Дистанционные зонды способны опускаться до 300 км вглубь.

Можно выделить тропосферу (300 км ниже поверхности и 50 км над ней с давлением в 100-0.1 бар) и стратосферу (50-4000 км и 0.1-1010 бар).

Зависимость температуры на Уране от высоты атмосферы и давления

Наиболее плотный слой – тропосфера, где нагрев достигает 46.85°C и опускается до -220°C. Верхняя область считается самой морозной в системе. Большая часть ИК-лучей создаются в тропопаузе.

Здесь располагаются облака: водные, ниже идут аммиачные и сероводородные, а сверху – тонкие метановые. В стратосфере температура меняется от -220°C до 557°C, к чему приводит солнечная радиация. На этом слое отмечают этановый смог, создающий внешний вид планеты. Есть ацетилен и метан, которые прогревают этот шар.

Термосфера и корона охватывают 4000-50000 км от точки «поверхности», где температура держится на 577°C. Пока никто точно не знает, как планете удается так прогреваться, ведь она удалена от Солнца, а внутреннего тепла недостаточно.

По погоде напоминает старших газовых гигантов. Есть полосы, совершающие обороты вокруг планеты. В итоге, ветры разгоняются до 900 км/ч, приводя к масштабным штормам. В 2012 году телескоп Хаббл заметил Темное пятно – гигантский вихрь, простирающийся на 1700 км х 3000 км.

Кристаллические формы

Характеристики урана обусловливают его реакцию с кислородом и азотом даже в нормальных условиях. При более высоких температурах он вступает в реакцию с широким спектром легирующих металлов, образуя интерметаллические соединения. Образование твердых растворов с другими металлами происходит редко из-за особых кристаллических структур, образованных атомами элемента. Между комнатной температурой и температурой плавления 1132 °C металлический уран существует в 3 кристаллических формах, известных как альфа (α), бета (β) и гамма (γ). Трансформация из α- в β-состояние происходит при 668 °C и от β до γ – при 775 °C. γ-уран имеет объемноцентрированную кубическую кристаллическую структуру, а β – тетрагональную. α-фаза состоит из слоев атомов в высокосимметричной орторомбической структуре. Эта анизотропная искаженная структура препятствует атомам легирующих металлов заменять атомы урана или занимать пространство между ними в кристаллической решетке. Обнаружено, что твердые растворы образуют только молибден и ниобий.

Соединения.

Уран – высокореакционноспособный металл – имеет степени окисления от +3 до +6, близок бериллию в ряду активности, взаимодействует со всеми неметаллами и образует интерметаллические соединения с Al, Be, Bi, Co, Cu, Fe, Hg, Mg, Ni, Pb, Sn и Zn. Тонкораздробленный уран особенно реакционноспособен и при температурах выше 500° С часто вступает в реакции, характерные для гидрида урана. Кусковой уран или стружка ярко сгорает при 700–1000° С, а пары урана горят уже при 150–250° С, с HF уран реагирует при 200–400° С, образуя UF4 и H2. Уран медленно растворяется в концентрированной HF или H2SO4 и 85%-ной H3PO4 даже при 90° С, но легко реагирует с конц. HCl и менее активно с HBr или HI. Наиболее активно и быстро протекают реакции урана с разбавленной и концентрированной HNO3 с образованием нитрата уранила (см. ниже). В присутствии HCl уран быстро растворяется в органических кислотах, образуя органические соли U4+. В зависимости от степени окисления уран образует несколько типов солей (наиболее важные среди них с U4+, одна из них UCl4 – легко окисляемая соль зеленого цвета); соли уранила (радикала UO22+) типа UO2(NO3)2 имеют желтую окраску и флуоресцируют зеленым цветом. Соли уранила образуются при растворении амфотерного оксида UO3 (желтая окраска) в кислой среде. В щелочной среде UO3 образует уранаты типа Na2UO4 или Na2U2O7. Последнее соединение («желтый уранил») применяют для изготовления фарфоровых глазурей и в производстве флуоресцентных стекол. КЕРАМИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ.См. также

Галогениды урана широко изучались в 1940–1950, так как на их основе были разработаны методы разделения изотопов урана для атомной бомбы или ядерного реактора. Трифторид урана UF3 был получен восстановлением UF4 водородом, а тетрафторид урана UF4 получают разными способами по реакциям HF с оксидами типа UO3 или U3O8 или электролитическим восстановлением соединений уранила. Гексафторид урана UF6 получают фторированием U или UF4 элементным фтором либо действием кислорода на UF4. Гексафторид образует прозрачные кристаллы с высоким коэффициентом преломления при 64° С (1137 мм рт. ст.); соединение летуче (в условиях нормального давления возгоняется при 56,54° С). Оксогалогениды урана, например, оксофториды, имеют состав UO2F2 (фторид уранила), UOF2 (оксид-дифторид урана).

Физиологическое действие

В микроколичествах (10−5—10−8 %) обнаруживается в тканях растений, животных и человека. В наибольшей степени накапливается некоторыми грибами и водорослями. Соединения урана всасываются в желудочно-кишечном тракте (около 1 %), в лёгких — 50 %. Основные депо в организме: селезёнка, почки, скелет, печень, лёгкие и бронхо-лёгочные лимфатические узлы. Содержание в органах и тканях человека и животных не превышает 10−7 г.

Уран и его соединения токсичны. Особенно опасны аэрозоли урана и его соединений. Для аэрозолей растворимых в воде соединений урана ПДК в воздухе 0,015 мг/м³, для нерастворимых форм урана ПДК 0,075 мг/м³. При попадании в организм уран действует на все органы, являясь общеклеточным ядом. Уран, как и многие другие тяжёлые металлы, практически необратимо связывается с белками, прежде всего с сульфидными группами аминокислот, нарушая их функцию. Молекулярный механизм действия урана связан с его способностью подавлять активность ферментов. В первую очередь поражаются почки (появляются белок и сахар в моче, олигурия). При хронической интоксикации возможны нарушения кроветворения и нервной системы.

Свойства Урана

Характеристики:

  • структура решетки орторомбическая;
  • имеет 3 кристаллические модификации;
  • металл тяжелый, с высокой плотностью;
  • слабый парамагнетик;
  • металл радиоактивный.

Природный уран состоит из трех изотопов: 234U, 235U, 238U.

Радиоактивные свойства некоторых изотопов урана (жирным выделены природные изотопы):

Массовое число Период полураспада Основной тип распада
233 1,59⋅105 лет α
234 2,45⋅105 лет α
235 7,13⋅108 лет α
236 2,39⋅107 лет α
237 6,75 сут. β−
238 4,47⋅109 лет α
239 23,54 минуты β−
240 14 часов β−

Стабильных изотопов нет.

Степень окисления Оксид Гидроксид Характер Форма Примечание
+3 Не существует Не существует U3+, UH3 Сильный восстановитель
+4 UO2 Не существует Основный UO2, галогениды
+5 Не существует Не существует Галогениды В воде диспропорционирует
+6 UO3 UO2(OH)2 Амфотерный UO22+ (уранил)
UO42- (уранат)
U2O72- (диуранат)
Устойчив на воздухе и в воде

Химические свойства:

  1. Степени окисления от +3 до +6;
  2. Реагирует со многими неметаллами.
  3. С кислородом образует оксиды.
  4. Растворяется в кислотах: быстро — в HCl, HNO3, медленно в H2SO4, H3PO4, HF (формулы кислот).
  5. Не реагирует со щелочами.

Познавательно: радиоактивность металла изучали супруги Кюри-Склодовские более 100 лет назад. Их рабочие журналы до сих пор «фонят» так, что хранятся в свинцовых коробках.

Ученые говорят, что открыть их можно будет только через 1600 лет.

Свойства атома
Название, символ, номер Уран / Uranium (U), 92
Атомная масса
(молярная масса)
238,02891(3) а. е. м. (г/моль)
Электронная конфигурация 5f3 6d1 7s2
Радиус атома 138 пм
Химические свойства
Ковалентный радиус 142 пм
Радиус иона (+6e) 80 (+4e) 97 пм
Электроотрицательность 1,38 (шкала Полинга)
Электродный потенциал U←U4+ -1,38В
U←U3+ -1,66В
U←U2+ -0,1В
Степени окисления 6, 5, 4, 3
Энергия ионизации
(первый электрон)
 686,4(7,11) кДж/моль (эВ)
Термодинамические свойства простого вещества
Плотность (при н. у.) 19,05 г/см³
Температура плавления 1405,5 K
Температура кипения 4018 K
Уд. теплота плавления 12,6 кДж/моль
Уд. теплота испарения 417 кДж/моль
Молярная теплоёмкость 27,67 Дж/(K·моль)
Молярный объём 12,5 см³/моль
Кристаллическая решётка простого вещества
Структура решётки орторомбическая
Параметры решётки a = 2,854 Å;
b = 5,870 Å;
c = 4,955 Å
Прочие характеристики
Теплопроводность (300 K) 27,5 Вт/(м·К)
Номер CAS 7440-61-1

Экстракция

Сложные ионы [UO2(СО3)3]4- и [UO2(SO4)3]4- могут быть сорбированы из их соответствующих выщелачивающих растворов ионообменных смол. Эти специальные смолы, характеризующиеся кинетикой их сорбции и элюирования, размером частиц, стабильностью и гидравлическими свойствами, могут использоваться в различных технологиях обработки, например в неподвижном и подвижном слое, методом ионообменной смолы в пульпе корзинного и непрерывного типа. Обычно для элюирования сорбированного урана используют растворы хлорида натрия и аммиака или нитратов.

Уран можно выделить из кислых рудных щелоков путем экстракции растворителем. В промышленности используются алкилфосфорные кислоты, а также вторичные и третичные алкиламины. Как правило, экстракция растворителем предпочтительна по сравнению с ионообменными методами для кислотных фильтратов, содержащих более 1 г/л урана. Однако этот метод не применяется при карбонатном выщелачивании.

Затем уран очищают, растворяя в азотной кислоте с образованием уранилнитрата, экстрагируют, кристаллизуют и прокаливают с образованием трехокиси UO3. Восстановленный диоксид UO2 реагирует с фтористым водородом с образованием тетафторида UF4, из которого металлический уран восстанавливается магнием или кальцием при температуре 1300 °C.

Тетрафторид можно фторировать при температуре 350 °C до образования гексафторида UF6, используемого для отделения обогащенного урана-235 методом газовой диффузии, газового центрифугирования или жидкой термодиффузии.

Плотность планеты

Средняя плотность Урана составляет 1,70 грамм на сантиметр кубический. Это в 5 раз меньше плотности Земли. Большое количество газов дает низкую плотность планеты. Так как плотность Урана немного выше плотности другой крупной планеты Сатурна, это считается доказательством наличия твердого ядра, содержащего тяжелые элементы в виде камней и металлических вкраплений.

Плотность ионосферы величина переменная, она зависит от величины солнечной активности. Сила ветра на этой планете небольшая по сравнению с ветрами других больших планет.

Низкая плотность гиганта определяется особенностями его формирования, при котором основным строительным материалом были только легкие газы.

Размер, масса и орбита

При радиусе в 25360 км, объеме – 6.833 × 1013 км3 и массе – 8.68 × 1025 кг, планета Уран в 4 раза крупнее Земли и в 63 раза превосходит её по объему. Но не забывайте, что это газовый гигант с плотностью в 1.27 г/см3, поэтому здесь  он уступает нам.

Полярное сжатие 0,02293
Экваториальный

радиус

25 559 км
Полярный радиус 24 973 км
Площадь поверхности 8,1156·109 км²
Объём 6,833·1013 км³
Масса 8,6832·1025 кг
14,6 земных
Средняя плотность 1,27 г/см³
Ускорение свободного

падения на экваторе

8,87 м/с²
Вторая космическая скорость 21,3 км/c
Экваториальная скорость

вращения

2,59 км/с
9 324 км/ч
Период вращения 0,71833 дней
Наклон оси 97,77°
Прямое восхождение

северного полюса

257,311°
Склонение северного полюса −15,175°
Альбедо 0,300 (Бонд)
0,51 (геом.)
Видимая звёздная величина 5,9 — 5,32
Угловой диаметр 3,3″—4,1″

Уран отличается наибольшим переменным расстоянием от Солнца. По сути дистанция колеблется между 2 735 118 110 км и 3 006 224 700 км. При среднем расстоянии в 3 млрд. км на один орбитальный проход уходит 84 года.

Вращение оси длится 17 часов и 14 минут (столько занимает день на Уране). На верхнем атмосферном слое заметен сильный ветер в сторону вращения. На некоторых широтах массы движутся быстрее и выполняют оборот за 14 часов.

Афелий 3 004 419 704 км
20,083 305 26 а. е.
Большая полуось 2 876 679 082 км
19,229 411 95 а. е.
Эксцентриситет

орбиты

0,044 405 586
Сидерический период

обращения

30 685,4 дней
84.01 года
Синодический период

обращения

369,66 дней
Орбитальная

скорость

6,81 км/с
Средняя аномалия 142,955717°
Наклонение 0,772556°
Долгота восходящего узла 73,989821°
Аргумент перицентра 96,541318°
Спутники 27

Удивительно то, что эта планета совершает обороты практически на боку. Пока у одних наблюдается небольшой осевой наклон, показатель Урана достигает 98°. Из-за этого планета проходит сквозь кардинальные перемены. На экваторе ночь и день длятся нормально, но на полюсах они охватывают по 42 года!

Состав и поверхность

Планетарная структура представлена тремя слоями: скалистое ядро, ледяная мантия и внешняя оболочка из водорода (83%) и гелия (15%) в газообразном состоянии. Есть еще один важный элемент – 2.3% метанового льда, который влияет на голубой окрас Урана. В составе стратосферы можно найти различные углеводороды, среди которых этан, диацетилен, ацетилен и метилацетилен. На нижнем фото можно внимательно изучить строение Урана.

Внутреннее строение Урана

При помощи спектроскопии обнаружили окись углерода и двуокись углерода в верхних слоях, а также ледяные облака водяного пара и аммиак с сероводородом. Именно поэтому Уран вместе с Нептуном именуют ледяными гигантами.

Ледяная мантия представлена горячей и плотной жидкостью, в составе которой присутствуют вода, аммиак и прочие летучие вещества. Жидкость (водно-аммиачный океан) характеризуется высокой электропроводностью.

Масса ядра достигает всего 0.55 земной, а по радиусу – 20% от общего планетарного размера. Мантия – 13.4 земной массы, а верхний атмосферный слой – 0.5 земной массы.

Плотность ядра – 9 г/см3, где давление в центре поднимается до 8 млн. бар, а температура – 5000К.

Орбита и вращение

Уран — его кольца и спутники

Наклон оси вращения

Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° — то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой». Это приводит к тому, что смена времён года происходит совсем не так, как на других планетах Солнечной системы. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Такое аномальное вращение обычно объясняют столкновением Урана с большой планетезималью на раннем этапе его формирования. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце там расположено очень низко над горизонтом — как в земных полярных широтах. Через полгода (уранианского) ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте — и ещё 42 года под светом Солнца. В моменты равноденствия Солнце стоит «перед» экватором Урана, что даёт такую же смену дня и ночи, как на других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7 декабря 2007 года.

Северное полушарие Год Южное полушарие
Зимнее солнцестояние 1902, 1986 Летнее солнцестояние
Весеннее равноденствие 1923, 2007 Осеннее равноденствие
Летнее солнцестояние 1944, 2028 Зимнее солнцестояние
Осеннее равноденствие 1965, 2049 Весеннее равноденствие

Благодаря такому наклону оси полярные области Урана получают в течение года больше энергии от Солнца, чем экваториальные. Однако Уран теплее в экваториальных районах, чем в полярных. Механизм, вызывающий такое перераспределение энергии, пока остаётся неизвестным.

Объяснения необычного положения оси вращения Урана также пока остаются в области гипотез, хотя обычно считается, что во время формирования Солнечной системы протопланета размером примерно с Землю врезалась в Уран и изменила его ось вращения. Многие учёные не согласны с данной гипотезой, так как она не может объяснить, почему ни одна из лун Урана не обладает такой же наклонной орбитой. Была предложена гипотеза, что ось вращения планеты за миллионы лет раскачал крупный спутник, впоследствии утерянный.

Во время первого посещения Урана «Вояджером-2» в 1986 году южный полюс Урана был обращён к Солнцу. Этот полюс называется «южным». Согласно определению, одобренному Международным астрономическим союзом южный полюс — тот, который находится с определённой стороны плоскости Солнечной системы (независимо от направления вращения планеты). Иногда используют другое соглашение, согласно которому направление на север определяется исходя из направления вращения по правилу правой руки. По такому определению полюс, который был освещённым в 1986 году, не южный, а северный. Астроном Патрик Мур прокомментировал эту проблему следующим лаконичным образом: «Выбирайте любой».

Видимость

С 1995 по 2006 год видимая звёздная величина Урана колебалась между +5,6m и +5,9m, то есть планета была видна невооружённым глазом на пределе его возможностей (приблизительно +6,0m)). Угловой диаметр планеты был в промежутке между 3,4 и 3,7 угловыми секундами (для сравнения: Сатурн: 16-20 угловых секунд, Юпитер: 32-45 угловых секунд). При чистом тёмном небе Уран в противостоянии виден невооружённым глазом, а с биноклем его можно наблюдать даже в городских условиях. В большие любительские телескопы с диаметром объектива от 15 до 23 см Уран виден как бледно-голубой диск с явно выраженным потемнением к краю. В более крупные телескопы с диаметром объектива более 25 см можно различить облака и увидеть крупные спутники (Титанию и Оберон).

Ядерное топливо

При воздействии медленных нейтронов деление атома урана происходит в относительно редком изотопе 235U. Это единственный природный расщепляющийся материал, и он должен быть отделен от изотопа 238U. Вместе с тем после поглощения и отрицательного бета-распада уран-238 превращается в синтетический элемент плутоний, который расщепляется под действием медленных нейтронов. Поэтому природный уран можно использовать в реакторах-преобразователях и размножителях, в которых деление поддерживается редким 235U и одновременно с трансмутацией 238U производится плутоний. Из широко распространенного в природе изотопа тория-232 может быть синтезирован делящийся 233U для использования в качестве ядерного топлива. Уран также важен как первичный материал, из которого получают синтетические трансурановые элементы.

Метод механической проверки

Проверяя механическим способом камень, плотность его определяют тоже достаточно точно, только в этом случае испытывают на прочность образцы горных пород, не имеющих отношения к драгоценным камням.

Метод этот достаточно прост, не требует особых затрат, но и времени занимает довольно много. Для этого используется гидравлический пресс, создающий нагрузку для определения твердости камня. Если порода недостаточно устойчива к определенной силе давления или имеет пористую структуру, она начнет трескаться и крошиться, если же обладает необходимой твердостью и вязкостью — останется невредима.

К механическим методам воздействия принадлежат также ударная нагрузка и проверка прочности на чугунном круге методом трения. Так что определить прочность любой породы или минерала очень даже просто, а вот какая плотность камня необходима для определенного вида работ — это тема уже совсем другой статьи.

История открытия голубого гиганта

Первым, кто открыл планету Уран, был древнегреческий географ Гиппарх. Астроном указал на объект как на звезду в 128 году нашей эры. Голубую планету, при условии ясного неба и близкого расположения к Земле, можно увидеть без телескопа. Однако прохождение орбитального пути Ураном медленное, что позволяло учёным умам древности присваивать планете статус звезды или кометы.

Длительное наблюдение за космическим телом осуществляли Джон Фламстиг и Пьер Лемоньер в эпоху Нового времени. В 1781 году за Ураном стал наблюдать Уильям Гершель и учёный посчитал небесное тело кометой. Двумя годами позже, совместно с другими астрономами Гершель обнаружил круговую орбиту. Тогда космический объект получил статус планеты, а Гершель официально признан тем, кто открыл Уран.

Первое название голубого гиганта было «Звезда Георга», в честь короля, который финансировал исследование. Однако имя не прижилось и окончательным оказался вариант, предложенный астрономом Иоганном Боде в честь греческого Бога неба. По логике немецкого учёного, Юпитер был сыном Сатурна. Значит следующая за ними планета должна называться как отец Сатурна.

Наименьшее расстояние от Земли до Урана – 2 миллиарда 570 миллионов км. Путешествие к планете в 1977 году совершал космический аппарат НАСА Voyager-2, с помощью которого людям удалось сделать фото объекта с расстояния 81, 5 тысяч км и проверить наличие спутников у Урана. На путь от Земли до Голубого Гиганта ушло 9 лет, однако быстрому прохождению Voyager-2 способствовал парад планет. В иных условиях, чтобы достичь отдалённой планеты потребуется 3 десятка лет.

История изучения

Уран входит в список пяти планет, которые можно было разглядеть невооруженным глазом. Но это тусклый объект, а орбитальный путь проходит слишком медленно, поэтому древние считали, что перед ними классическая звезда. Ранний обзор принадлежит Гиппарху, указавшему на тело как на звезду в 128 г. до н. э.

Первое точное наблюдение за планетой выполнил Джон Фламстид в 1690-м году. Он заметил ее минимум 6 раз и записал в качестве звезды (34 Тельца). Примерно 20 раз за Ураном следил Пьер Лемоньер в 1750-1769 гг.

Телескоп, при помощи которого Уильям Гершель наблюдал за Ураном

Но лишь в 1781 году Уильям Гершель начал наблюдать за Ураном как за планетой. Правда сам он считал, что смотрит на комету, которая по повадкам смахивает на планетный объект. В итоге, к изучению подключились и другие астрономы, среди которых был Андерс Лекселл. Ему первому удалось определить почти круговую орбиту. Это подтвердил и Иоганн Боде.

В 1783 году Уран официально признали планетой, а Гершель получил 200 фунтов от короля. За это ученый прозвал объект звездой Георга в честь нового покровителя. Но за пределы Великобритании наименование не вышло.

Уран, запечатленный космическим телескопом Хаббл

Современное наименование предложил Иоганн Боде. Это была латинская версия греческого бога неба. Название прижилось и стало официальным в 1850-м году. Ниже представлена карта Урана.

Другие применения урана

Соединения химического элемента ранее использовались в качестве красителей для керамики. Гексафторид (UF6) представляет собой твердое вещество с необычно высоким давлением паров (0,15 атм = 15 300 Па) при 25 °C. UF6 химически очень реактивный, но, несмотря на его коррозионную природу в парообразном состоянии, UF6 широко используется в газодиффузионных и газоцентрифужных методах получения обогащенного урана.

Металлоорганические соединения представляют собой интересную и важную группу соединений, в которых связи металл-углерод соединяют металл с органическими группами. Ураноцен является органоураническим соединением U(С8Н8)2, в котором атом урана зажат между двумя слоями органических колец, связанными с циклооктатетраеном C8H8. Его открытие в 1968 г. открыло новую область металлоорганической химии.

Обедненный природный уран применяется в качестве средства радиационной защиты, балласта, в бронебойных снарядах и танковой броне.