Isinalaysay ng artikulo ang tungkol sa kung kailan natuklasan ang isang kemikal na elemento gaya ng uranium, at sa mga industriya kung saan ginagamit ang sangkap na ito sa ating panahon.
Ang uranium ay isang kemikal na elemento sa industriya ng enerhiya at militar
Sa lahat ng oras, sinubukan ng mga tao na humanap ng napakahusay na pinagmumulan ng enerhiya, at sa isip - upang lumikha ng tinatawag na perpetual motion machine. Sa kasamaang palad, ang imposibilidad ng pagkakaroon nito ay theoretically proved at substantiated back in the 19th century, ngunit hindi pa rin nawawalan ng pag-asa ang mga scientist na matupad ang pangarap ng ilang uri ng device na may kakayahang gumawa ng malaking halaga ng "malinis" na enerhiya para sa isang napaka mahabang panahon.
Bahagi ito ay natanto sa pagkatuklas ng naturang substance bilang uranium. Ang isang elemento ng kemikal na may ganitong pangalan ay naging batayan para sa pagbuo ng mga nuclear reactor, na sa ating panahon ay nagbibigay ng enerhiya sa buong lungsod, submarino, polar ship, at iba pa. Totoo, hindi matatawag na "malinis" ang kanilang enerhiya, ngunit sa nakalipas na mga taon maraming kumpanya ang gumagawa ng mga compact tritium-based na "atomic na baterya" para sa malawakang pagbebenta - wala silang mga gumagalaw na bahagi at ligtas para sa kalusugan.
Gayunpaman, sa artikulong ito susuriin natin nang detalyado ang kasaysayan ng pagkatuklas ng isang elemento ng kemik altinatawag na uranium at ang reaksyon ng fission ng nuclei nito.
Definition
Ang Uranium ay isang kemikal na elemento na may atomic number na 92 sa periodic table ng Mendeleev. Ang atomic mass nito ay 238.029. Ito ay itinalaga ng simbolo na U. Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ito ay isang siksik, mabigat na kulay-pilak na metal. Kung pinag-uusapan natin ang radioactivity nito, kung gayon ang uranium mismo ay isang elemento na may mahinang radioactivity. Hindi rin ito naglalaman ng ganap na matatag na isotopes. At ang pinaka-matatag sa mga umiiral na isotopes ay ang uranium-338.
Nalaman namin kung ano ang elementong ito, at ngayon tingnan natin ang kasaysayan ng pagtuklas nito.
Kasaysayan
Ang naturang substance gaya ng natural na uranium oxide ay kilala na ng mga tao mula pa noong sinaunang panahon, at ginamit ito ng mga sinaunang manggagawa upang gumawa ng glaze, na ginamit upang takpan ang iba't ibang mga keramika para sa water resistance ng mga sisidlan at iba pang mga produkto, pati na rin ang kanilang mga dekorasyon.
Ang taong 1789 ay isang mahalagang petsa sa kasaysayan ng pagkatuklas ng elementong kemikal na ito. Noon ay nakuha ng chemist at German-born na si Martin Klaproth ang unang metallic uranium. At nakuha ng bagong elemento ang pangalan nito bilang parangal sa planetang natuklasan walong taon na ang nakalipas.
Para sa halos 50 taon, ang uranium na nakuha noon ay itinuturing na isang purong metal, gayunpaman, noong 1840, isang chemist mula sa France, Eugene-Melchior Peligot, ay nagawang patunayan na ang materyal na nakuha ni Klaproth, sa kabila ng angkop na panlabas na mga palatandaan, ay hindi isang metal, ngunit uranium oxide. Maya-maya, ang parehong Peligo ay natanggapang tunay na uranium ay isang napakabigat na kulay-abo na metal. Noon unang natukoy ang atomic weight ng naturang substance bilang uranium. Ang elementong kemikal noong 1874 ay inilagay ni Dmitri Mendeleev sa kanyang sikat na periodic table of elements, at dinoble ni Mendeleev ang atomic weight ng substance nang dalawang beses. At makalipas lamang ang 12 taon, napatunayang hindi nagkamali ang mahusay na chemist sa kanyang mga kalkulasyon.
Radioactivity
Ngunit ang tunay na malawakang interes sa elementong ito sa komunidad na pang-agham ay nagsimula noong 1896, nang matuklasan ni Becquerel ang katotohanan na ang uranium ay naglalabas ng mga sinag na pinangalanan sa mananaliksik - Becquerel ray. Nang maglaon, tinawag ng isa sa mga pinakatanyag na siyentipiko sa larangang ito, si Marie Curie, ang phenomenon na ito na radioactivity.
Ang susunod na mahalagang petsa sa pag-aaral ng uranium ay itinuturing na 1899: noon ay natuklasan ni Rutherford na ang radiation ng uranium ay inhomogeneous at nahahati sa dalawang uri - alpha at beta ray. At makalipas ang isang taon, natuklasan ni Paul Villar (Villard) ang pangatlo, ang huling uri ng radioactive radiation na kilala natin ngayon - ang tinatawag na gamma ray.
Pagkalipas ng pitong taon, noong 1906, si Rutherford, batay sa kanyang teorya ng radioactivity, ay nagsagawa ng mga unang eksperimento, na ang layunin ay upang matukoy ang edad ng iba't ibang mineral. Inilatag ng mga pag-aaral na ito ang pundasyon, bukod sa iba pang mga bagay, para sa pagbuo ng teorya at praktika ng pagsusuri ng radiocarbon.
Fission of uranium nuclei
Ngunit, marahil, ang pinakamahalagang pagtuklas, salamat sa kung saan angAng malawakang pagmimina at pagpapayaman ng uranium para sa parehong mapayapang layunin at militar ay ang proseso ng fission ng uranium nuclei. Nangyari ito noong 1938, ang pagtuklas ay isinagawa ng mga German physicist na sina Otto Hahn at Fritz Strassmann. Nang maglaon, nakatanggap ang teoryang ito ng siyentipikong kumpirmasyon sa mga gawa ng ilan pang German physicist.
Ang kakanyahan ng mekanismo na natuklasan nila ay ang mga sumusunod: kung i-irradiate mo ang nucleus ng uranium-235 isotope na may neutron, pagkatapos, sa pagkuha ng isang libreng neutron, magsisimula itong hatiin. At, tulad ng alam na nating lahat, ang prosesong ito ay sinamahan ng pagpapalabas ng napakalaking dami ng enerhiya. Nangyayari ito pangunahin dahil sa kinetic energy ng radiation mismo at ang mga fragment ng nucleus. Kaya ngayon alam na natin kung paano nangyayari ang uranium fission.
Ang pagtuklas ng mekanismong ito at ang mga resulta nito ay ang panimulang punto para sa paggamit ng uranium para sa parehong mapayapang layunin at militar.
Kung pinag-uusapan natin ang paggamit nito para sa mga layuning militar, pagkatapos ay sa unang pagkakataon ang teorya na posible na lumikha ng mga kondisyon para sa naturang proseso bilang isang tuluy-tuloy na reaksyon ng fission ng uranium nucleus (dahil ang malaking enerhiya ay kinakailangan upang sumabog isang bombang nuklear) ay pinatunayan ng mga pisikong Sobyet na sina Zeldovich at Khariton. Ngunit upang makalikha ng gayong reaksyon, ang uranium ay dapat pagyamanin, dahil sa normal nitong estado ay wala itong mga kinakailangang katangian.
Nakilala natin ang kasaysayan ng elementong ito, ngayon ay aalamin natin kung saan ito ginagamit.
Mga gamit at uri ng uranium isotope
Pagkatapos matuklasan ang proseso tulad ng uranium chain fission reaction, ang mga physicist ay nahaharap sa tanong kung saan ito gagamitin?
Sa kasalukuyan, mayroong dalawang pangunahing lugar kung saan ginagamit ang uranium isotopes. Ito ay isang mapayapang (o enerhiya) na industriya at militar. Parehong ang una at ang pangalawa ay gumagamit ng nuclear fission reaction ng uranium-235 isotope, tanging ang output power ang naiiba. Sa madaling salita, sa isang nuclear reactor, hindi na kailangang likhain at panatilihin ang prosesong ito na may parehong kapangyarihan na kinakailangan upang maisagawa ang pagsabog ng isang nuclear bomb.
Kaya, nakalista ang mga pangunahing industriya kung saan ginamit ang uranium fission reaction.
Ngunit ang pagkuha ng uranium-235 isotope ay isang napakasalimuot at magastos na teknolohikal na gawain, at hindi lahat ng estado ay kayang magtayo ng mga enrichment plant. Halimbawa, upang makakuha ng dalawampung tonelada ng uranium fuel, kung saan ang nilalaman ng uranium 235 isotope ay mula sa 3-5%, kakailanganing pagyamanin ang higit sa 153 tonelada ng natural, "raw" na uranium.
Ang uranium-238 isotope ay pangunahing ginagamit sa disenyo ng mga sandatang nuklear upang mapataas ang kanilang kapangyarihan. Gayundin, kapag nakakuha ito ng neutron, na sinusundan ng proseso ng beta decay, ang isotope na ito ay maaaring tuluyang maging plutonium-239 - isang karaniwang panggatong para sa karamihan ng mga modernong nuclear reactor.
Sa kabila ng lahat ng mga pagkukulang ng naturang mga reactor (mataas na gastos, pagiging kumplikado ng pagpapanatili, panganib ng isang aksidente), ang kanilang operasyon ay nagbunga nang napakabilis, at ang mga ito ay gumagawa ng walang katulad na mas maraming enerhiya kaysa sa mga classical na thermal o hydroelectric power plant.
Gayundin, ang reaksyon ng fission ng uranium nucleus ay naging posible upang lumikha ng mga sandatang nuklear ng malawakang pagkawasak. Ito ay nakikilala sa pamamagitan ng napakalaking lakas nito, kamag-anakpagiging compactness at ang katunayan na ito ay may kakayahang gumawa ng malalaking lugar ng lupain na hindi angkop para sa tirahan ng tao. Totoo, ang modernong atomic weapons ay gumagamit ng plutonium, hindi uranium.
Naubos na uranium
Mayroon ding iba't ibang uri ng uranium na naubos. Ito ay may napakababang antas ng radyaktibidad, na nangangahulugang hindi ito mapanganib sa mga tao. Ginagamit itong muli sa larangan ng militar, halimbawa, idinagdag ito sa baluti ng tangke ng American Abrams upang bigyan ito ng karagdagang lakas. Bilang karagdagan, sa halos lahat ng mga high-tech na hukbo maaari kang makahanap ng iba't ibang mga shell na may naubos na uranium. Bilang karagdagan sa kanilang mataas na masa, mayroon silang isa pang napaka-kagiliw-giliw na pag-aari - pagkatapos ng pagkasira ng projectile, ang mga fragment at metal na alikabok nito ay kusang nag-apoy. At sa pamamagitan ng paraan, sa unang pagkakataon ang naturang projectile ay ginamit noong Ikalawang Digmaang Pandaigdig. Gaya ng nakikita natin, ang uranium ay isang elemento na ginamit sa iba't ibang larangan ng aktibidad ng tao.
Konklusyon
Ayon sa mga pagtataya ng mga siyentipiko, bandang 2030, ang lahat ng malalaking deposito ng uranium ay ganap na mauubos, pagkatapos nito ay magsisimula ang pagbuo ng mga layer nito na mahirap maabot at tataas ang presyo. Sa pamamagitan ng paraan, ang uranium ore mismo ay ganap na hindi nakakapinsala sa mga tao - ang ilang mga minero ay nagtatrabaho sa pagkuha nito sa mga henerasyon. Ngayon nalaman na natin ang kasaysayan ng pagkatuklas ng elementong kemikal na ito at kung paano ginagamit ang fission reaction ng nuclei nito.
Nga pala, isang kawili-wiling katotohanan ang nalalaman - ang mga uranium compound ay matagal nang ginagamit bilang mga pintura para sa porselana atsalamin (tinatawag na uranium glass) hanggang 1950s.
