Urán (U), a periódusos rendszer aktinoid sorozatának radioaktív kémiai eleme, 92. atomszáma. Fontos nukleáris üzemanyag.
aktinoid elem
a csoport tagjai, beleértve az uránt (a legismertebb), természetes módon fordulnak elő, a legtöbb ember ember alkotta. Uránt és plutóniumot is felhasználtak
Az urán a földkéregnek körülbelül két milliárd részét teszi ki. Néhány fontos urán-ásványi anyag: széthajtható (tiszta U 3 O 8), uraninit (UO 2), karnotit (kálium-urán vanadát), autunit (kalcium-urán foszfát) és torbernite (réz-urán foszfát). Ezek és más hasznosítható uránércek, mint nukleáris üzemanyagok forrásai, sokszor több energiát tartalmaznak, mint a fosszilis tüzelőanyagok ismert visszanyerhető lerakódásai. Egy font urán annyi energiát termel, mint 1,4 millió kilogramm (3 millió font) szén.
Az uránérc-lerakódásokkal, valamint a bányászati, finomítási és visszanyerési technikákkal kapcsolatos további információkért lásd az uránfeldolgozás. Az urántermelés összehasonlító statisztikai adatait a táblázat tartalmazza.
Uránium
| ország | bányatermelés 2013 (tonnában) | A világ aknatermelésének% -a |
|---|---|---|
| *Becslés. | ||
| Forrás: Nukleáris Világszövetség, uránbányászati világtermelés (2014). | ||
| Kazahsztán | 22574 | 37,9 |
| Kanada | 9332 | 15.6 |
| Ausztrália | 6350 | 10.6 |
| Niger* | 4528 | 7.6 |
| Namíbia | 4315 | 7.2 |
| Oroszország | 3135 | 5.3 |
| Üzbegisztán* | 2400 | 4.0 |
| Egyesült Államok | 1835 | 3.1 |
| Kína* | 1450 | 2.4 |
| Malawi | 1132 | 1.9 |
| Ukrajna | 1075 | 1.9 |
| Dél-Afrika | 540 | 0.9 |
| India* | 400 | 0.7 |
| Cseh Köztársaság | 225 | 0.4 |
| Brazília | 198 | 0.3 |
| Románia * | 80 | 0.1 |
| Pakisztán* | 41 | 0.1 |
| Németország | 27 | 0.0 |
| világ összesen | 59637 | 100 |
Az urán egy sűrű, kemény fém elem, ezüstfehér színű. Nyúlékony, temperönthető és nagy fényességű. A levegőben a fém elkárosodik, és finoman eloszlatva lángokká alakul. Ez viszonylag gyenge áramvezető. Jóllehet Martin Heinrich Klaproth német vegyész felfedezte (1789), aki az akkor nemrégiben felfedezett Uránusz bolygóról nevezte el, maga a fém először (1841) volt, amelyet Eugène-Melchior Péligot francia vegyész izolált az urán-tetraklorid (UCl 4) redukciójával. kálium.
Az orosz kémikus, Dmitrij Mendelejev által 1869-ben megfogalmazott periódusos rendszer az uránra, mint a legnehezebb kémiai elemre összpontosította a figyelmét, és ezt az álláspontot tartotta az első transzuranium elem, a neptunium 1940-es felfedezéséig. 1896-ban a francia Henri Becquerel fizikus felfedezte az uránt a radioaktivitás jelensége, ezt a kifejezést 1898-ban használták először a francia fizikusok, Marie és Pierre Curie. Ezt a tulajdonságot később sok más elemben találták meg. Most már ismert, hogy az összes izotópában radioaktív urán természetesen urán-238 (99,27 százalék, 4,510 000 000 év felezési ideje), urán-235 (0,72 százalék, 713 000 000 éves felezési idő) keverékéből áll, és urán-234 (0,006 százalék, 247 000 éves felezési idő). Ez a hosszú felezési idő lehetővé teszi a Föld korának meghatározását az ólom, az urán végső bomlásterméke mennyiségének mérésével bizonyos urántartalmú kőzetekben. Az urán-238 a szülő, és az urán-234 az egyik leánya a radioaktív urán-bomlás sorozatában; Az urán-235 az aktinium bomlás sorozatának szülője. Lásd még aktinoid elem.
Az urán elem intenzív tanulmányozása és széles körű érdeklődésének indulása után Otto Hahn és Fritz Strassmann német vegyészek 1938 végén felfedezték a lassú neutronok által bombázott urán atommaghasadásának jelenségét. Enrico Fermi, az olasz születésű amerikai fizikus (1939 elején) javasolta, hogy a neutronok a hasadási termékek között legyenek, és így láncreakcióként folytathassák a hasadást. Leo Szilard magyar származású amerikai fizikus, Herbert L. Anderson amerikai fizikus, Frédéric Joliot-Curie francia vegyész és munkatársaik megerősítették (1939) ezt az előrejelzést; később vizsgálat kimutatta, hogy átlagosan 2 1 / 2 neutronokat atomonként során felszabaduló hasadási. Ezek a felfedezések az első önfenntartó nukleáris láncreakcióhoz (1942. december 2.), az első atombomba-teszthez (1945. július 16.), az első atombomba hadi harcban estek le (1945. augusztus 6.), az első atommal hajtott tengeralattjáró (1955) és az első teljes méretű nukleáris meghajtású villamos generátor (1957).
A hasadás lassú neutronokkal történik a viszonylag ritka urán-235 izotópban (az egyetlen természetben előforduló hasadó anyagban), amelyet különféle felhasználásokhoz el kell választani a bőséges urán-238 izotóptól. Az urán-238 azonban a neutronok abszorpciója és negatív béta-bomlás után átjut a szintetikus elem plutóniumba, amely lassú neutronokkal hasadó. Ezért a természetes urán felhasználható átalakító és tenyésztőreaktorokban, amelyekben a hasadást a ritka urán-235 tartja fenn, és a plutónium ugyanakkor az urán-238 transzmutációjával készül. A hasadó urán-233 szintetizálható nukleáris tüzelőanyagként való felhasználásra a nem hasadó torium-izotóp torium-232-ből, amely jellegzetesen bőséges. Az urán is fontos, mivel elsődleges anyag, amelyből a szintetikus transzurán elemeket előállították transzmutációs reakciók révén.
Az urán, amely erősen elektropozitív, reagál vízzel; savakban oldódik, de nem lúgokban. A fontos oxidációs állapotok +4 (mint az oxid UO 2, tetrahalogenidek, mint például UCL 4, és a zöld vizes ion U 4 +) és +6 (mint a oxid UO 3, a-hexafluorid UF 6, és a sárga uranil UO 2 2+ ion). Vizes oldatban az urán a legstabilabb, mint az uranil-ion, amelynek szerkezete lineáris [O = U = O] 2+. Az urán szintén mutat +3 és +5 állapotot, de a megfelelő ionok instabilok. A piros U 3+ ion lassan oxidálódik még olyan vízben is, amely nem tartalmaz oldott oxigént. Az UO 2 + -ion színe ismeretlen, mert diszproporcionálissá válik (az UO 2 + egyszerre U 4 + -ra redukálódik és UO 2 2 + -vá oxidálódik) még nagyon híg oldatokban is.
Uránvegyületeket használtak színezőanyagokként a kerámiákhoz. Urán-hexafluoridot (UF 6) egy szilárd anyag, egy szokatlanul nagy gőznyomású (115 torr = 0,15 atm = 15,300 Pa) 25 ° C-on (77 ° F). UF 6 kémiailag igen reaktív, de annak ellenére, hogy a korrozív a gőz állapotban, UF 6 már széles körben használják a gáz-diffúziós és a gáz-centrifuga módszerek elválasztására urán-235 az urán-238.
A fémorganikus vegyületek egy érdekes és fontos vegyületcsoport, amelyben fém-szén kötések vannak, amelyek a fém szerves csoportokhoz kapcsolódnak. Uranocene egy organouranium U vegyület (C 8 H 8) 2, ahol a urán atom szendvics két szerves gyűrűt réteg kapcsolódó ciklooktatetraén C 8 H 8. 1968-ban történt felfedezése a fémorganikus kémia új területét nyitotta meg.
Az elem tulajdonságai
| atomszám | 92 |
|---|---|
| atomtömeg | 238,03 |
| olvadáspont | 1122,3 ° C (2 070,1 ° F) |
| forráspont | 3,818 ° C (6,904 ° F) |
| fajsúly | 19.05 |
| oxidációs állapotok | +3, +4, +5, +6 |
| gáz-halmazállapotú elektronkonfiguráció | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
![Római ostrom az olasz történelemben [537–538]](https://images.thetopknowledge.com/img/world-history/2/siege-rome-italian-history-537538.jpg "Római ostrom az olasz történelemben [537–538]")
