Καθένα από τα χημικά στοιχεία που παρουσιάζονται στα κελύφη της Γης: η ατμόσφαιρα, η λιθόσφαιρα και η υδρόσφαιρα - μπορούν να χρησιμεύσουν ως ζωντανό παράδειγμα, επιβεβαιώνοντας τη θεμελιώδη σημασία της ατομικής και μοριακής θεωρίας και του περιοδικού νόμου. Διατυπώθηκαν από τους διαφωτιστές της φυσικής επιστήμης - τους Ρώσους επιστήμονες M. V. Lomonosov και D. I. Mendeleev. Οι λανθανίδες και οι ακτινίδες είναι δύο οικογένειες που περιέχουν 14 χημικά στοιχεία η καθεμία, καθώς και τα ίδια τα μέταλλα - το λανθάνιο και το ακτίνιο. Οι ιδιότητές τους - τόσο φυσικές όσο και χημικές - θα εξεταστούν από εμάς σε αυτό το άρθρο. Επιπλέον, θα καθορίσουμε πώς η θέση στο περιοδικό σύστημα υδρογόνου, λανθανιδών, ακτινιδών εξαρτάται από τη δομή των ηλεκτρονικών τροχιακών των ατόμων τους.
Ιστορικό ανακάλυψης
Στα τέλη του 18ου αιώνα, ο Y. Gadolin έλαβε την πρώτη ένωση από την ομάδα μετάλλων σπάνιων γαιών - το οξείδιο του υττρίου. Μέχρι τις αρχές του 20ου αιώνα, χάρη στην έρευνα του G. Moseley στη χημεία, έγινε γνωστή η ύπαρξη μιας ομάδας μετάλλων. Βρίσκονταν στο περιοδικό σύστημα μεταξύ λανθανίου και αφνίου. Ένα άλλο χημικό στοιχείο - το ακτίνιο, όπως το λανθάνιο, σχηματίζει μια οικογένεια 14 ραδιενεργώνχημικά στοιχεία που ονομάζονται ακτινίδες. Η ανακάλυψή τους στην επιστήμη έγινε από το 1879 έως τα μέσα του 20ου αιώνα. Οι λανθανίδες και οι ακτινίδες έχουν πολλές ομοιότητες τόσο στις φυσικές όσο και στις χημικές ιδιότητες. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί από τη διάταξη των ηλεκτρονίων στα άτομα αυτών των μετάλλων, τα οποία βρίσκονται σε ενεργειακά επίπεδα, δηλαδή, για τις λανθανίδες αυτό είναι το τέταρτο επίπεδο f-υποεπίπεδο και για τις ακτινίδες - το πέμπτο επίπεδο f-υποεπίπεδο. Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε λεπτομερέστερα τα κελύφη ηλεκτρονίων των ατόμων των παραπάνω μετάλλων.
Η δομή των εσωτερικών μεταβατικών στοιχείων υπό το πρίσμα των ατομικών και μοριακών διδασκαλιών
Η έξυπνη ανακάλυψη της δομής των χημικών ουσιών από τον MV Lomonosov ήταν η βάση για περαιτέρω μελέτη των ηλεκτρονικών κελυφών των ατόμων. Το μοντέλο Rutherford για τη δομή ενός στοιχειώδους σωματιδίου ενός χημικού στοιχείου, οι μελέτες των M. Planck, F. Gund επέτρεψαν στους χημικούς να βρουν τη σωστή εξήγηση για τα υπάρχοντα πρότυπα περιοδικών αλλαγών στις φυσικές και χημικές ιδιότητες που χαρακτηρίζουν τις λανθανίδες και τις ακτινίδες. Είναι αδύνατο να αγνοηθεί ο σημαντικότερος ρόλος του περιοδικού νόμου του D. I. Mendeleev στη μελέτη της δομής των ατόμων των μεταβατικών στοιχείων. Ας σταθούμε σε αυτό το θέμα με περισσότερες λεπτομέρειες.
Τόπος εσωτερικών μεταβατικών στοιχείων στον Περιοδικό Πίνακα του D. I. Mendeleev
Στην τρίτη ομάδα της έκτης - μεγαλύτερης περιόδου - πίσω από το λανθάνιο βρίσκεται μια οικογένεια μετάλλων που κυμαίνονται από το δημήτριο έως το λουτέτιο. Το υποεπίπεδο 4f του ατόμου του λανθανίου είναι κενό, ενώ το άτομο λουτετίου είναι πλήρως γεμάτο με το 14οηλεκτρόνια. Τα στοιχεία που βρίσκονται ανάμεσά τους γεμίζουν σταδιακά f-τροχιακά. Στην οικογένεια των ακτινιδών - από το θόριο έως το λαουρένιο - παρατηρείται η ίδια αρχή συσσώρευσης αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων με τη μόνη διαφορά: η πλήρωση με ηλεκτρόνια συμβαίνει στο υποεπίπεδο 5f. Η δομή του εξωτερικού ενεργειακού επιπέδου και ο αριθμός των αρνητικών σωματιδίων σε αυτό (ίσο με δύο) είναι ίδια για όλα τα παραπάνω μέταλλα. Αυτό το γεγονός απαντά στο ερώτημα γιατί οι λανθανίδες και οι ακτινίδες, που ονομάζονται εσωτερικά μεταβατικά στοιχεία, έχουν πολλές ομοιότητες.
Σε ορισμένες πηγές της χημικής βιβλιογραφίας, οι εκπρόσωποι και των δύο οικογενειών συνδυάζονται σε δευτερεύουσες υποομάδες. Περιέχουν δύο μέταλλα από κάθε οικογένεια. Στη σύντομη μορφή του περιοδικού συστήματος των χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev, οι εκπρόσωποι αυτών των οικογενειών χωρίζονται από τον ίδιο τον πίνακα και διατάσσονται σε ξεχωριστές σειρές. Επομένως, η θέση των λανθανιδών και των ακτινιδών στο περιοδικό σύστημα αντιστοιχεί στο γενικό σχέδιο της δομής των ατόμων και στην περιοδικότητα πλήρωσης των εσωτερικών επιπέδων με ηλεκτρόνια και η παρουσία των ίδιων καταστάσεων οξείδωσης προκάλεσε τη σύνδεση των εσωτερικών μετάλλων μετάπτωσης σε κοινές ομάδες. Σε αυτά, τα χημικά στοιχεία έχουν χαρακτηριστικά και ιδιότητες ισοδύναμες με το λανθάνιο ή το ακτίνιο. Γι' αυτό οι λανθανίδες και οι ακτινίδες αφαιρούνται από τον πίνακα των χημικών στοιχείων.
Πώς η ηλεκτρονική διαμόρφωση του υποεπιπέδου f επηρεάζει τις ιδιότητες των μετάλλων
Όπως είπαμε νωρίτερα, η θέση των λανθανιδών και των ακτινιδών στην περιοδικήσύστημα καθορίζει άμεσα τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά τους. Έτσι, τα ιόντα δημητρίου, γαδολινίου και άλλων στοιχείων της οικογένειας των λανθανιδών έχουν υψηλές μαγνητικές ροπές, γεγονός που σχετίζεται με δομικά χαρακτηριστικά του υποεπίπεδου f. Αυτό κατέστησε δυνατή τη χρήση μετάλλων ως πρόσμιξης για τη λήψη ημιαγωγών με μαγνητικές ιδιότητες. Τα σουλφίδια των στοιχείων της οικογένειας του ακτινίου (για παράδειγμα, το σουλφίδιο του πρωτακτινίου, το θόριο) στη σύνθεση των μορίων τους έχουν έναν μικτό τύπο χημικού δεσμού: ιοντικό-ομοιοπολικό ή ομοιοπολικό μέταλλο. Αυτό το χαρακτηριστικό της δομής οδήγησε στην εμφάνιση μιας νέας φυσικοχημικής ιδιότητας και χρησίμευσε ως απάντηση στο ερώτημα γιατί οι λανθανίδες και οι ακτινίδες έχουν ιδιότητες φωταύγειας. Για παράδειγμα, ένα δείγμα ανεμώνης που είναι ασημί στο σκοτάδι λάμπει με μια μπλε λάμψη. Αυτό εξηγείται από τη δράση του ηλεκτρικού ρεύματος, των φωτονίων του φωτός σε μεταλλικά ιόντα, υπό την επίδραση των οποίων διεγείρονται τα άτομα και τα ηλεκτρόνια σε αυτά «πηδούν» σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας και στη συνέχεια επιστρέφουν στις σταθερές τροχιές τους. Αυτός είναι ο λόγος που οι λανθανίδες και οι ακτινίδες ταξινομούνται ως φώσφοροι.
Συνέπειες της μείωσης των ιοντικών ακτίνων των ατόμων
Στο λανθάνιο και το ακτίνιο, καθώς και στα στοιχεία από τις οικογένειές τους, παρατηρείται μονότονη μείωση της τιμής των δεικτών των ακτίνων των μεταλλικών ιόντων. Στη χημεία, σε τέτοιες περιπτώσεις συνηθίζεται να μιλάμε για συμπίεση λανθανίδης και ακτινίδης. Στη χημεία έχει καθιερωθεί το εξής μοτίβο: με αύξηση του φορτίου του πυρήνα των ατόμων, αν τα στοιχεία ανήκουν στην ίδια περίοδο, οι ακτίνες τους μειώνονται. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί ως εξήςτρόπος: για τέτοια μέταλλα όπως το δημήτριο, το πρασεοδύμιο, το νεοδύμιο, ο αριθμός των ενεργειακών επιπέδων στα άτομα τους είναι αμετάβλητος και ίσος με έξι. Ωστόσο, τα φορτία των πυρήνων αντίστοιχα αυξάνονται κατά ένα και είναι +58, +59, +60. Αυτό σημαίνει ότι η δύναμη έλξης των ηλεκτρονίων των εσωτερικών φλοιών προς τον θετικά φορτισμένο πυρήνα αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, οι ατομικές ακτίνες μειώνονται. Σε ιοντικές ενώσεις μετάλλων, με αύξηση του ατομικού αριθμού, μειώνονται και οι ιοντικές ακτίνες. Παρόμοιες αλλαγές παρατηρούνται και στα στοιχεία της οικογένειας των ανεμώνων. Γι' αυτό οι λανθανίδες και οι ακτινίδες ονομάζονται δίδυμα. Μια μείωση στις ακτίνες των ιόντων οδηγεί, πρώτα απ 'όλα, σε εξασθένηση των βασικών ιδιοτήτων των υδροξειδίων Ce(OH)3, Pr(OH)3 ιδιότητες.
Η πλήρωση του υποεπίπεδου 4f με ασύζευκτα ηλεκτρόνια μέχρι τα μισά τροχιακά του ατόμου του ευρωπίου οδηγεί σε απροσδόκητα αποτελέσματα. Η ατομική του ακτίνα δεν μειώνεται, αλλά, αντίθετα, αυξάνεται. Το γαδολίνιο, το οποίο το ακολουθεί στη σειρά των λανθανιδών, έχει ένα ηλεκτρόνιο στο υποεπίπεδο 4f στο υποεπίπεδο 5d, παρόμοια με το Eu. Αυτή η δομή προκαλεί απότομη μείωση της ακτίνας του ατόμου του γαδολινίου. Παρόμοιο φαινόμενο παρατηρείται και σε ένα ζεύγος υττέρβιο - λουτέτιο. Για το πρώτο στοιχείο, η ατομική ακτίνα είναι μεγάλη λόγω της πλήρους πλήρωσης του υποεπίπεδου 4f, ενώ για το λουτέτιο μειώνεται απότομα, αφού η εμφάνιση ηλεκτρονίων παρατηρείται στο υποεπίπεδο 5d. Στο ακτίνιο και σε άλλα ραδιενεργά στοιχεία αυτής της οικογένειας, οι ακτίνες των ατόμων και των ιόντων τους δεν αλλάζουν μονότονα, αλλά, όπως και οι λανθανίδες, σταδιακά. Έτσι, οι λανθανίδες καιΟι ακτινίδες είναι στοιχεία των οποίων οι ιδιότητες των ενώσεων τους εξαρτώνται σχετικά από την ιοντική ακτίνα και τη δομή των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων.
Καταστάσεις σθένους
Οι λανθανίδες και οι ακτινίδες είναι στοιχεία των οποίων τα χαρακτηριστικά είναι αρκετά παρόμοια. Ειδικότερα, αυτό αφορά τις καταστάσεις οξείδωσής τους σε ιόντα και το σθένος των ατόμων. Για παράδειγμα, το θόριο και το πρωτακτίνιο, που παρουσιάζουν σθένος τριών, στις ενώσεις Th(OH)3, PaCl3, ThF 3 , Pa2(CO3)3. Όλες αυτές οι ουσίες είναι αδιάλυτες και έχουν τις ίδιες χημικές ιδιότητες με τα μέταλλα της οικογένειας του λανθανίου: δημήτριο, πρασεοδύμιο, νεοδύμιο κ.λπ. Οι λανθανίδες σε αυτές τις ενώσεις θα είναι επίσης τρισθενείς. Αυτά τα παραδείγματα μας αποδεικνύουν για άλλη μια φορά την ορθότητα της δήλωσης ότι οι λανθανίδες και οι ακτινίδες είναι δίδυμες. Έχουν παρόμοιες φυσικές και χημικές ιδιότητες. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί κυρίως από τη δομή των τροχιακών ηλεκτρονίων των ατόμων και των δύο οικογενειών εσωτερικών μεταβατικών στοιχείων.
Μεταλλικές ιδιότητες
Όλοι οι εκπρόσωποι και των δύο ομάδων είναι μέταλλα, στα οποία συμπληρώνονται τα υποεπίπεδα 4f-, 5f- και επίσης d. Το λανθάνιο και τα στοιχεία της οικογένειάς του ονομάζονται σπάνιες γαίες. Τα φυσικά και χημικά χαρακτηριστικά τους είναι τόσο κοντά που διαχωρίζονται χωριστά κάτω από εργαστηριακές συνθήκες με μεγάλη δυσκολία. Τις περισσότερες φορές εμφανίζοντας κατάσταση οξείδωσης +3, τα στοιχεία της σειράς του λανθανίου έχουν πολλές ομοιότητες με τα μέταλλα των αλκαλικών γαιών (βάριο, ασβέστιο, στρόντιο). Οι ακτινίδες είναι επίσης εξαιρετικά ενεργά μέταλλα και είναι επίσης ραδιενεργά.
Τα δομικά χαρακτηριστικά των λανθανιδών και των ακτινιδών σχετίζονται επίσης με ιδιότητες όπως, για παράδειγμα, η πυροφορικότητα σε μια λεπτή διασπορά κατάσταση. Παρατηρείται επίσης μείωση στο μέγεθος των προσωποκεντρικών κρυσταλλικών δικτυωμάτων των μετάλλων. Προσθέτουμε ότι όλα τα χημικά στοιχεία και των δύο οικογενειών είναι μέταλλα με ασημί γυαλάδα, λόγω της υψηλής αντιδραστικότητάς τους, σκουραίνουν γρήγορα στον αέρα. Καλύπτονται με ένα φιλμ από το αντίστοιχο οξείδιο, το οποίο προστατεύει από περαιτέρω οξείδωση. Όλα τα στοιχεία είναι επαρκώς πυρίμαχα, με εξαίρεση το ποσειδώνιο και το πλουτώνιο, των οποίων το σημείο τήξης είναι πολύ κάτω από 1000 °C.
Χαρακτηριστικές χημικές αντιδράσεις
Όπως σημειώθηκε νωρίτερα, οι λανθανίδες και οι ακτινίδες είναι δραστικά μέταλλα. Έτσι, το λανθάνιο, το δημήτριο και άλλα στοιχεία της οικογένειας συνδυάζονται εύκολα με απλές ουσίες - αλογόνα, καθώς και με φώσφορο, άνθρακα. Οι λανθανίδες μπορούν επίσης να αλληλεπιδράσουν τόσο με το μονοξείδιο του άνθρακα όσο και με το διοξείδιο του άνθρακα. Είναι επίσης ικανά να αποσυνθέσουν το νερό. Εκτός από απλά άλατα, όπως SeCl3 ή PrF3, για παράδειγμα, σχηματίζουν διπλά άλατα. Στην αναλυτική χημεία, οι αντιδράσεις των μετάλλων λανθανιδών με αμινοοξικά και κιτρικά οξέα καταλαμβάνουν σημαντική θέση. Οι σύνθετες ενώσεις που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα τέτοιων διεργασιών χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό ενός μείγματος λανθανιδών, για παράδειγμα, σε μεταλλεύματα.
Όταν αλληλεπιδρούν με νιτρικά, χλωριούχα και θειικά οξέα, μέταλλασχηματίζουν τα αντίστοιχα άλατα. Είναι πολύ διαλυτά στο νερό και μπορούν εύκολα να σχηματίσουν κρυσταλλικούς υδρίτες. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι τα υδατικά διαλύματα των αλάτων λανθανιδών είναι χρωματισμένα, γεγονός που εξηγείται από την παρουσία των αντίστοιχων ιόντων σε αυτά. Τα διαλύματα αλάτων σαμαρίου ή πρασεοδυμίου είναι πράσινα, νεοδύμιο - κόκκινο-ιώδες, προμέθιο και ευρωπίου - ροζ. Δεδομένου ότι τα ιόντα με κατάσταση οξείδωσης +3 είναι χρωματισμένα, αυτό χρησιμοποιείται στην αναλυτική χημεία για την αναγνώριση μεταλλικών ιόντων λανθανιδών (οι λεγόμενες ποιοτικές αντιδράσεις). Για τον ίδιο σκοπό, χρησιμοποιούνται επίσης μέθοδοι χημικής ανάλυσης όπως η κλασματική κρυστάλλωση και η ιοντοανταλλακτική χρωματογραφία.
Οι ακτινίδες μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες στοιχείων. Αυτά είναι το βερκέλιο, το φέρμιο, το μεντέλευιο, το νοβέλιο, το λαυρένιο και το ουράνιο, το νεπτούνιο, το πλουτώνιο, το ομέρκιο. Οι χημικές ιδιότητες του πρώτου από αυτά είναι παρόμοιες με το λανθάνιο και τα μέταλλα από την οικογένειά του. Τα στοιχεία της δεύτερης ομάδας έχουν πολύ παρόμοια χημικά χαρακτηριστικά (σχεδόν πανομοιότυπα μεταξύ τους). Όλες οι ακτινίδες αλληλεπιδρούν γρήγορα με τα αμέταλλα: θείο, άζωτο, άνθρακας. Σχηματίζουν πολύπλοκες ενώσεις με θρύλους που περιέχουν οξυγόνο. Όπως μπορούμε να δούμε, τα μέταλλα και των δύο οικογενειών είναι κοντά μεταξύ τους σε χημική συμπεριφορά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι λανθανίδες και οι ακτινίδες αναφέρονται συχνά ως δίδυμα μέταλλα.
Θέση στο περιοδικό σύστημα υδρογόνου, λανθανιδών, ακτινιδών
Είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη το γεγονός ότι το υδρογόνο είναι μια αρκετά αντιδραστική ουσία. Εκδηλώνεται ανάλογα με τις συνθήκες της χημικής αντίδρασης: τόσο ως αναγωγικός παράγοντας όσο και ως οξειδωτικός παράγοντας. Γι' αυτό στο περιοδικό σύστημαΤο υδρογόνο βρίσκεται ταυτόχρονα στις κύριες υποομάδες δύο ομάδων ταυτόχρονα.
Στο πρώτο, το υδρογόνο παίζει τον ρόλο ενός αναγωγικού παράγοντα, όπως τα αλκαλιμέταλλα που βρίσκονται εδώ. Η θέση του υδρογόνου στην 7η ομάδα, μαζί με τα στοιχεία αλογόνα, υποδηλώνει την αναγωγική του ικανότητα. Στην έκτη περίοδο, όπως ήδη αναφέρθηκε, βρίσκεται η οικογένεια λανθανιδών, τοποθετημένη σε ξεχωριστή σειρά για την ευκολία και τη συμπαγή του τραπεζιού. Η έβδομη περίοδος περιέχει μια ομάδα ραδιενεργών στοιχείων παρόμοια σε χαρακτηριστικά με το ακτίνιο. Οι ακτινίδες βρίσκονται έξω από τον πίνακα των χημικών στοιχείων του D. I. Mendeleev κάτω από τη σειρά της οικογένειας του λανθανίου. Αυτά τα στοιχεία είναι τα λιγότερο μελετημένα, αφού οι πυρήνες των ατόμων τους είναι πολύ ασταθείς λόγω ραδιενέργειας. Θυμηθείτε ότι οι λανθανίδες και οι ακτινίδες είναι εσωτερικά μεταβατικά στοιχεία και τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά τους είναι πολύ κοντά το ένα στο άλλο.
Γενικές μέθοδοι για την παραγωγή μετάλλων στη βιομηχανία
Με εξαίρεση το θόριο, το πρωτακτίνιο και το ουράνιο, τα οποία εξορύσσονται απευθείας από μεταλλεύματα, οι υπόλοιπες ακτινίδες μπορούν να ληφθούν με ακτινοβόληση δειγμάτων μεταλλικού ουρανίου με ταχέως κινούμενα ρεύματα νετρονίων. Σε βιομηχανική κλίμακα, το ποσειδώνιο και το πλουτώνιο εξορύσσονται από αναλωμένα καύσιμα από πυρηνικούς αντιδραστήρες. Σημειώστε ότι η παραγωγή ακτινιδών είναι μια αρκετά περίπλοκη και δαπανηρή διαδικασία, οι κύριες μέθοδοι της οποίας είναι η ανταλλαγή ιόντων και η εκχύλιση πολλαπλών σταδίων. Οι λανθανίδες, που ονομάζονται στοιχεία σπανίων γαιών, λαμβάνονται με ηλεκτρόλυση των χλωριδίων ή των φθοριδίων τους. Η μεταλλοθερμική μέθοδος χρησιμοποιείται για την εξαγωγή υπερκαθαρών λανθανιδών.
Όπου χρησιμοποιούνται εσωτερικά στοιχεία μετάβασης
Το εύρος χρήσης των μετάλλων που μελετάμε είναι αρκετά ευρύ. Για την οικογένεια των ανεμώνων, αυτό είναι, πρώτα απ 'όλα, πυρηνικά όπλα και ενέργεια. Οι ακτινίδες είναι επίσης σημαντικές στην ιατρική, την ανίχνευση ελαττωμάτων και την ανάλυση ενεργοποίησης. Είναι αδύνατο να αγνοηθεί η χρήση λανθανιδών και ακτινιδών ως πηγών δέσμευσης νετρονίων σε πυρηνικούς αντιδραστήρες. Οι λανθανίδες χρησιμοποιούνται επίσης ως πρόσθετα κραμάτων σε χυτοσίδηρο και χάλυβα, καθώς και στην παραγωγή φωσφόρων.
Απλώστε στη φύση
Τα οξείδια των ακτινιδών και των λανθανιδών ονομάζονται συχνά γαίες ζιρκονίου, θορίου, υττρίου. Αποτελούν την κύρια πηγή για την απόκτηση των αντίστοιχων μετάλλων. Το ουράνιο, ως ο κύριος εκπρόσωπος των ακτινιδών, βρίσκεται στο εξωτερικό στρώμα της λιθόσφαιρας με τη μορφή τεσσάρων τύπων μεταλλευμάτων ή ορυκτών. Πρώτα απ 'όλα, είναι πίσσα ουρανίου, που είναι διοξείδιο του ουρανίου. Έχει την υψηλότερη περιεκτικότητα σε μέταλλα. Συχνά το διοξείδιο του ουρανίου συνοδεύεται από εναποθέσεις ραδίου (φλέβες). Βρίσκονται στον Καναδά, τη Γαλλία, το Ζαΐρ. Τα σύμπλοκα μεταλλευμάτων θορίου και ουρανίου περιέχουν συχνά μεταλλεύματα άλλων πολύτιμων μετάλλων, όπως ο χρυσός ή το ασήμι.
Τα αποθέματα τέτοιων πρώτων υλών είναι πλούσια στη Ρωσία, τη Νότια Αφρική, τον Καναδά και την Αυστραλία. Ορισμένα ιζηματογενή πετρώματα περιέχουν το ορυκτό καρνοτίτη. Εκτός από ουράνιο, περιέχει και βανάδιο. Τέταρτοςο τύπος των πρώτων υλών ουρανίου είναι φωσφορικά μεταλλεύματα και σχιστόλιθοι σιδήρου-ουρανίου. Τα αποθέματά τους βρίσκονται στο Μαρόκο, τη Σουηδία και τις ΗΠΑ. Επί του παρόντος, τα κοιτάσματα λιγνίτη και άνθρακα που περιέχουν ακαθαρσίες ουρανίου θεωρούνται επίσης ελπιδοφόρα. Εξορύσσονται στην Ισπανία, την Τσεχική Δημοκρατία και επίσης σε δύο πολιτείες των ΗΠΑ - τη Βόρεια και τη Νότια Ντακότα.
