Uran (pierwiastek)

Z Wikipedii

Pa - U - Np Nd U   Układ okresowy
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.*	Uran, U, 92
Własności metaliczne	aktynowiec
Grupa, okres, blok	-, 7, f
Gęstość, twardość	19050 kg/m³, 4,5
Wygląd
Kolor	srebrzystożółty
Własności atomowe
Masa atomowa	238,0289 u
Promień atomowy (obl.)	175 (bd) pm
Promień kowalencyjny	bd
Promień van der Waalsa	186 pm
Konfiguracja elektronowa	[Rn]5f36d17s2
e- na poziom energetyczny	2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Stopień utlenienia	5
Własności kwasowe tlenków	słabo zasadowe
Struktura krystaliczna	rombowa
Własności fizyczne
Stan skupienia	stały
Temperatura topnienia	1405 K (1132 °C)
Temperatura wrzenia	2070 K (1797°C)
Objętość molowa	12,49×10-6 m³/mol
Ciepło parowania	477 kJ/mol
Ciepło topnienia	15,48 kJ/mol
Ciśnienie pary nasyconej	bd
Prędkość dźwięku	3155 m/s (293,15K)
Pozostałe dane
Elektroujemność	1,38 (Pauling) 1,22 (Allred)
Ciepło właściwe	120 J/(kg*K)
Przewodność właściwa	3,8×106 S/m
Przewodność cieplna	27,6 W/(m*K)
I Potencjał jonizacyjny	597,6 kJ/mol
II Potencjał jonizacyjny	1420 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy*
izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 232U {syn.} 68,9 lat α 5,414 228Th 233U {syn.} 1,592×104 lat α 4,909 229Th 234U 0,006% 2,455×105 lat α 4,859 230Th 235U 0,72% 7,038×108 lat α 4,679 231Th 236U {syn.} 2,342×107 lat α 4,572 232Th 238U 99,275% 4,468×109 lat α 4,270 234Th
Tam, gdzie nie jest zaznaczone inaczej, użyte są jednostki SI i warunki normalne.
*Wyjaśnienie skrótów: l.a.=liczba atomowa wyst.=występowanie w przyrodzie, o.p.r.=okres połowicznego rozpadu, s.r.=sposób rozpadu, e.r.=energia rozpadu, p.r.=produkt rozpadu

Uran (U, łac. uranium) - pierwiastek chemiczny leżący w grupie aktynowców w układzie okresowym.

Wśród pierwiastków występujących naturalnie na Ziemi ma największą liczbę atomową (92), jest słabo promieniotwórczy .

W uranie naturalnym występują głównie dwa izotopy ²³⁵U (mniej niż 1%) i ²³⁸U (ponad 99% ). Izotop ²³⁵U ulega rozszczepieniu spontanicznemu oraz pod wpływem neutronów termicznych (rozszczepienie jądra atomowego) . Izotop ²³⁸U pochłania neutrony i następnie przekształca się w ²³⁹Pu (pluton), który jest rozszczepialny. Syntetyczny izotop ²³³U jest rozszczepialny, otrzymuje się go przez bombardowanie ²³²Th neutronami.

Spis treści 1 Własności pierwiastka 2 Występowanie 3 Związki chemiczne uranu 4 Zastosowania 5 Historia 6 Bibliografia 7 Przypisy

[edytuj] Własności pierwiastka

Czysty uran jest srebrzystobiałym metalem o dużej gęstości (65% większej niż gęstość ołowiu), tworzy formy alotropowe:

• alfa (rombowa) stabilna aż do 667,7°C
• beta (tetragonalna) stabilna w zakresie 667,7 C do 774,8°C
• gamma (regularna (kubiczna) centrowana objętościowo b.c.c) od 774,8°C aż do temperatury topnienia.

Sproszkowany metaliczny uran jest piroforyczny.

[edytuj] Występowanie

Uran występuje na Ziemi naturalnie w postaci związków chemicznych w ilości 2,4 ppm. Można znaleźć go w skałach, glebie, wodzie, roślinach, zwierzętach a nawet w ciele ludzkim. Występuje także w większym stężeniu w minerałach, najważniejszymi minerałami uranu są:

• blenda uranowa
• uraninit UO₂ + UO₃
• karnotyt K₂(UO₂)₂(VO₄)₂•2H₂O
• Yellowcake - wstępnie oczyszczony uraninit o postaci ciała stałego zwanego „żółtym ciastem”.

Największe złoża rud uranu znajdują się w: Kongo (Katanga), Północnej Kanadzie, USA (Utah, Kolorado), w Jachymowie w Czechach, Turkiestanie, Tiuji Mujun.

Niezbyt wydajne złoża uranu występują też w Polsce w Sudetach i Górach Świętokrzyskich i były eksploatowane do lat 50. XX wieku. W Kowarach u stóp Karkonoszy sztolnia uranowa i inhalatorium radonowe jest otwarte dla turystów. Jest to jedna z pięciu tego typu atrakcji na świecie. Wyrobisko w pobliżu Kletna jest także udostępnione do zwiedzania.

W światowym wydobyciu rud uranu w przeliczeniu na czysty składnik, wynoszącym w 2002 r. 35 tys. ton przodowały: Kanada (13 tys. ton), Australia (7,2 tys. ton), Niger (3,1 tys. ton), Kazachstan (2,8 tys. ton) i Namibia (2,3 tys. ton).

– opis złoża eksploatowanego w Polsce w latach 50. XX w.

[edytuj] Związki chemiczne uranu

Uran reaguje z tlenem z powietrza pokrywając się stopniowo najpierw złotożółtą a następnie czarną warstwą tlenków. W podwyższonych temperaturach jest reaktywny. Podgrzany do 450°C reaguje z azotem tworząc azotki, ogrzany w wodzie daje wodorek UH₃ a w temperaturze wrzenia wydziela z wody wolny wodór. Uran rozpuszcza się łatwo w rozcieńczonych kwasach. Zapala się w powietrzu już po umiarkowanym ogrzaniu a sproszkowany nawet w temperaturze pokojowej. Reaguje z kwasami, siarką, chlorem, fluorem. Wszystkie rozpuszczalne związki chemiczne uranu są trujące.

Najtrwalszym ze stopni utlenienia uranu jest VI. Tlenek uranu(VI) (UO₃) to proszek o barwie od żółtej do pomarańczowej. W temperaturze powyżej 500°C przechodzi on w oliwkowozielony U₃O₈, który jest najtrwalszym z tlenków uranu i występuje w przyrodzie jako minerał uraninit. UO₃ jest tlenkiem amfoterycznym, to znaczy reaguje zarówno z kwasami jak i z zasadami. W wyniku gotowania UO₃ z wodą powstaje wodorotlenek uranylu UO₂(OH)₂. Stabilne w roztworze wodnym jony uranu to czerwone U³⁺, zielone U⁴⁺ oraz żółte UO₂²⁺.

[edytuj] Zastosowania

Głównym zastosowaniem jest użycie izotopu ²³⁵U jako materiału rozszczepialnego w bombach jądrowych oraz reaktorach jądrowych, które znalazły zastosowanie w elektrowniach atomowych oraz w napędzie okrętów podwodnych. Uran naturalny zawiera zbyt mało izotopu ²³⁵U by mógł być użyty jako materiał rozszczepialny i wymaga przetworzenia zwiększającego zawartość tego izotopu w procesie zwanym wzbogacaniem. W wyniku tego przetworzenia uzyskuje się uran wzbogacony oraz odpad zwany uranem zubożonym. Do wzbogacania uranu używa się wirówek wzbogacających.

Teoretycznie jeden gram uranu (czyli kulka o średnicy ok. 0,5 cm) może dostarczyć ok. 20 miliardów dżuli (20×10⁹ J) energii. Jest to ilość odpowiadająca spaleniu ok. 1,5 t węgla^[1]. "Uran jest zatem na razie najbardziej skondensowanym źródłem energii wykorzystywanym przez człowieka"^[2].

Inne zastosowania uranu:

• Uranu używano do barwienia szkła i ceramiki, obecnie ze względu na strach przed promieniowaniem, zaniechano tego zastosowania.
• ²³⁸U jest przetwarzany na pluton w reaktorach atomowych zwanych reaktorami powielającymi.
• Metaliczny uran ze względu na dużą liczbę masową jest używany jako tarcza w generatorach promieniowania X o dużej energii.
• ²³⁸U jako izotop o bardzo długim okresie rozpadu (4,468 × 10⁹ lat) oraz produkty rozpadu służą do określania wieku skał.
• Uran jako metal o bardzo dużej gęstości, a w praktyce uran zubożony, używany jest jako rdzeń przeciwczołgowych pocisków podkalibrowych.
• Stosowany jest też w fotografii oraz analizie chemicznej.

[edytuj] Historia

Uran w postaci naturalnego tlenku był używany, od co najmniej 79 roku, do barwienia na żółty kolor wyrobów szklanych. Żółte szkło z zawartością 1% tlenku uranu znaleziono niedaleko Neapolu we Włoszech.

Uznanie uranu za pierwiastek przypisuje się Martinowi Heinrichowi Klaprothowi, który ogłosił to odkrycie w 1789 r. Pierwiastek ten w formie czystej został wyodrębniony po raz pierwszy przez Eugene-Melchiora Peligota w 1841 r.

[edytuj] Bibliografia

• Adam Bielański Chemia ogólna i nieorganiczna, PWN 1970

Przypisy