Uran (pierwiastek)


Uran (pierwiastek) w encyklopedii

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania 92 U Niebezpieczeństwo

Uran (U, łac. uranium) – pierwiastek chemiczny z grupy aktynowców w układzie okresowym. Wśród pierwiastków występujących naturalnie na Ziemi ma największą liczbę atomową – 92 (nie licząc śladowych ilości 93
Np
i 94
Pu
)[6].

W uranie naturalnym występuje głównie słabo promieniotwórczy izotop 238
U (około 99,3%), któremu towarzyszy 235
U (około 0,7%) i ślady 234
U. Jądra wszystkich izotopów uranu ulegają rozpadowi radioaktywnemu. Jądra izotopów 235
U i 233
U ulegają rozszczepieniu spontanicznemu, wymuszonemu rozszczepieniu jądra. Syntetyczny rozszczepialny izotop 233
U otrzymuje się przez bombardowanie toru 232
Th neutronami.

Spis treści

Właściwości | edytuj kod

Właściwości fizyczne | edytuj kod

Czysty uran jest srebrzystobiałym metalem o dużej gęstości – 65% większej niż gęstość ołowiu – lecz w odróżnieniu od niego jest jednym z najtwardszych metali (HB = 2400 MN/m²)[7]. Jest plastyczny i kowalny, jest słabym paramagnetykiem i przewodnikiem elektrycznym (opór właściwy 28×10−8 Ω·m; 16 razy większy od miedzi)[8].

Tworzy formy alotropowe[8]:

  • alfa (rombowa) stabilna do 668 °C;
  • beta (tetragonalna) stabilna w zakresie od 668 do 775 °C;
  • gamma (regularna centrowana objętościowo b.c.c) od 775 °C do temperatury topnienia.

Właściwości chemiczne | edytuj kod

Jest silnie elektrododatni. Reaguje z prawie wszystkimi pierwiastkami niemetalicznymi i z wieloma ich związkami. Kwas solny i azotowy roztwarzają uran, ale kwasy nieutleniające poza kwasem solnym roztwarzają go bardzo powoli. Silnie rozdrobniony jest piroforyczny i reaguje z zimną wodą. Na powietrzu pokrywa się ciemną warstwą tlenku. Ze względu na reaktywność z rud ekstrahuje się go w układach wodnych i przekształca w tlenek uranu(IV) lub inne formy używalne w przemyśle[8].

Występowanie | edytuj kod

Bryłka rudy uranu

Uran występuje na Ziemi naturalnie w postaci związków chemicznych, w skorupie ziemskiej w ilości 1,8 ppm, zajmując 51. miejsce wśród pierwiastków. Można znaleźć go w skałach (w granicie 2 – 10 mg/kg skały), glebie, wodzie (w oceanie 0,0033 ppm), roślinach, zwierzętach, a także w ciele ludzkim[9]. Występuje w większym stężeniu w rudach uranu. Tworzy minerały; najważniejszymi minerałami uranu są:

Złoża rud uranu klasyfikuje się głównie według kosztów wydobycia 1 tony uranu. Najniższe koszty wydobycia wynoszą poniżej 80 $/tonę, takie zasoby stanowią kilkanaście procent znanych zasobów. Znane i realnie rozpoznane złoża, w 2013 roku, o kosztach wydobycia poniżej 130 $/t sięgają 5,9 mln ton. Największe zasoby znajdują się na terenie Australii (29%), Kazachstanu (12%), Rosji (9%), Kanady (8%)[10].

Występowanie w Polsce | edytuj kod

Niezbyt wydajne złoża uranu występują w Polsce w Rudawach Janowickich (Miedzianka, Kowary), w okolicach Masywu Śnieżnika (Kletno), w Górach Świętokrzyskich oraz w górach Izerskich (Kromnów, Kopaniec[12]), zostały one jednak w znacznym stopniu wyeksploatowane na potrzeby ZSRR do lat 50. XX wieku. W latach 60. XX w. złoża uranu odkryto w okolicach wsi Rajsk niedaleko od Bielska Podlaskiego.

Rabunkowe wydobycie rud uranu w Miedziance doprowadziło do zniszczenia i wysiedlenia miasta. W Kowarach u stóp Karkonoszy dla turystów otwarta jest kopalnia uranu Podgórze. W latach 1974–1989 działało w Kowarach Inhalatorium Radonowe; zamknięto je po 15 latach działalności, po zawaleniu się nieeksploatowanej części kopalni stanowiącej źródło radonu. Aktualnie działa nowe inhalatorium radonowe w ramach komercyjnego Centrum Wypoczynku i Odnowy Biologicznej „Jelenia Struga”; występująca tam koncentracja radonu jest bardzo niska. Jest to jedna z pięciu tego typu atrakcji na świecie. Wyrobisko Kopaliny w pobliżu Kletna jest także udostępnione do zwiedzania przez turystów.

Związki chemiczne uranu | edytuj kod

Konfiguracja elektronowa 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 UH
3, a w temperaturze wrzenia wydziela z wody wolny wodór. Uran roztwarza 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) (UO
3) to proszek o barwie od żółtej do pomarańczowej. W temperaturze powyżej 500 °C przechodzi on w oliwkowozielony U
3O
8, który jest najtrwalszym z tlenków uranu i występuje w przyrodzie jako minerał uraninit. UO
3 jest tlenkiem amfoterycznym. W wyniku gotowania UO
3 z wodą powstaje wodorotlenek uranylu UO
2(OH)
2. Stabilne w roztworze wodnym jony uranu to czerwone U3+
, zielone U4+
oraz żółte UO2+
2.

Zastosowania | edytuj kod

Głównym zastosowaniem jest użycie izotopu 235
U jako materiału rozszczepialnego w bombach jądrowych oraz reaktorach jądrowych, które znalazły zastosowanie w elektrowniach jądrowych oraz w napędzie okrętów podwodnych. Zawartość izotopu 235
U w uranie naturalnym wynosi 0,7% i jest ona zbyt niska do wielu zastosowań. W związku z tym wymaga on przetworzenia zwiększającego zawartość tego izotopu w procesie zwanym wzbogacaniem. W efekcie uzyskuje się tzw. uran wzbogacony oraz odpad zwany uranem zubożonym. Do wzbogacania uranu używać można np. wirówek wzbogacających.

Teoretycznie jeden gram uranu (czyli kulka o średnicy ok. 0,5 cm) może dostarczyć ok. 20 miliardów dżuli (20×109 J) energii, co odpowiada spaleniu ponad 1,5 t węgla[13]. Uran jest zatem na razie najbardziej skondensowanym źródłem energii wykorzystywanym przez człowieka[14].

Inne zastosowania uranu:

  • Uranu używano do barwienia szkła i ceramiki, obecnie ze względu na strach przed promieniowaniem, zaniechano tego zastosowania.
  • 238
    U jest przetwarzany na pluton w reaktorach powielających[1]: 238
    U (n, γ) → 239
    U → 239
    Np + β → 239
    Pu + β

Historia | edytuj kod

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

 Osobny artykuł: Szkło uranowe.

Uznanie uranu za pierwiastek przypisuje się chemikowi Martinowi Heinrichowi Klaprothowi, który ogłosił to odkrycie w 1789 roku, nadając nowemu pierwiastkowi nazwę uranium, nawiązując do wcześniejszego o 8 lat odkrycia planety Uran przez astronoma niemieckiego pochodzenia Williama Herschela. Pierwiastek ten w formie czystej został wyodrębniony po raz pierwszy przez Eugène-Melchiora Péligota w 1841 roku.

Izotop 235
U oznaczano dawniej przez AcU i nazywano aktynouranem[15].

Zobacz też | edytuj kod

Uwagi | edytuj kod

  1. Liczba w nawiasie oznacza niepewność ostatniego podanego miejsca po przecinku.

Przypisy | edytuj kod

  1. a b c CRC Handbook of Chemistry and Physics, David R.D.R. Lide (red.), wyd. 90, Boca Raton: CRC Press, 2009, s. 4-39, ISBN 978-1-4200-9084-0 .
  2. a b Uran (pierwiastek) (ang.) w wykazie klasyfikacji i oznakowania Europejskiej Agencji Chemikaliów. [dostęp 2015-04-10].
  3. N.N. Greenwood, A. Earnshaw: Chemistry of the elements. Wyd. 2. Oxford: Butterworth-Heinemann, 1997, s. 1265. ISBN 978-0-7506-3365-9.
  4. Current Table of Standard Atomic Weights in Order of Atomic Number (ang.). Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights, IUPAC, 2013-09-24. [dostęp 2013-12-02].
  5. Uran (pierwiastek) (CID: 23989) (ang.) w bazie PubChem, United States National Library of Medicine.
  6. C.R. Hammond: The Elements. W: CRC Handbook of Chemistry and Physics. Wyd. 83. Boca Raton: CRC Press, 2003, s. 4-20, 4-23.
  7. Hardness – Brinell: periodicity. W: WebElements [on-line]. [dostęp 2015-01-12].
  8. a b c Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżyński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht‐Schmitt, Stephen F. Wolf: Uranium. W: The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (red.). T. 1. Dordrecht, Holandia: Springer, 2006, s. 253-698. DOI: 10.1007/1-4020-3598-5_5. ISBN 978-1-4020-3598-2.
  9. Peter O'Neill: Environmental Chemistry, 3rd Edition. CRC Press, 1998. ISBN 0-7514-0483-7.
  10. Supply of Uranium. [dostęp 2016-07-15].
  11. World Uranium Mining. World Nuclear Association. [dostęp 2016-01-01].
  12. Boją się, że znajdą uran w Górach Izerskich. naszemiasto.pl, 2011-10-12. [dostęp 2011-10-25].
  13. John Emsley: Nature’s building blocks: an A–Z guide to the elements. Oxford: Oxford University Press, 2001, s. 479. ISBN 0-19-850340-7.
  14. Jak to jest?. Warszawa: Przegląd Reader’s Digest, 1998. ISBN 83-909366-1-5.
  15. Ryszard Szepke: 1000 słów o atomie i technice jądrowej. Wydawnictwo Ministerstwa Obrony Narodowej, 1982. ISBN 83-11-06723-6. (pol.)

Bibliografia | edytuj kod

  • Adam Bielański: Chemia ogólna i nieorganiczna. PWN, 1970.
Kontrola autorytatywna (pierwiastek chemiczny):
Na podstawie artykułu: "Uran (pierwiastek)" pochodzącego z Wikipedii
OryginałEdytujHistoria i autorzy