Uran (U), radioaktives chemisches Element der Actinoid-Reihe des Periodensystems, Ordnungszahl 92. Es ist ein wichtiger Kernbrennstoff.
aktinoides Element
Mitglieder der Gruppe, einschließlich Uran (das bekannteste), kommen auf natürliche Weise vor, die meisten sind von Menschenhand hergestellt. Es wurden sowohl Uran als auch Plutonium verwendet
Uran macht etwa zwei Teile pro Million der Erdkruste aus. Einige wichtige Uranmineralien sind Pechblende (unreines U 3 O 8), Uraninit (UO 2), Carnotit (ein Kaliumuranvanadat), Autunit (ein Calciumuranphosphat) und Torbernit (ein Kupferuranphosphat). Diese und andere rückgewinnbare Uranerze als Quellen für Kernbrennstoffe enthalten ein Vielfaches an Energie als alle bekannten rückgewinnbaren Lagerstätten fossiler Brennstoffe. Ein Pfund Uran liefert so viel Energie wie 1,4 Millionen Kilogramm Kohle.
Weitere Informationen zu Uranerzvorkommen sowie Informationen zu Bergbau-, Raffinations- und Rückgewinnungstechniken finden Sie unter Uranverarbeitung. Für vergleichende statistische Daten zur Uranproduktion siehe Tabelle.
Uran
| Land | Minenproduktion 2013 (Tonnen) | % der weltweiten Minenproduktion |
|---|---|---|
| *Schätzen. | ||
| Quelle: World Nuclear Association, World Uranium Mining Production (2014). | ||
| Kasachstan | 22.574 | 37.9 |
| Kanada | 9,332 | 15.6 |
| Australien | 6,350 | 10.6 |
| Niger* | 4,528 | 7.6 |
| Namibia | 4,315 | 7.2 |
| Russland | 3,135 | 5.3 |
| Usbekistan* | 2.400 | 4.0 |
| Vereinigte Staaten | 1,835 | 3.1 |
| China* | 1.450 | 2.4 |
| Malawi | 1,132 | 1.9 |
| Ukraine | 1.075 | 1.9 |
| Südafrika | 540 | 0,9 |
| Indien* | 400 | 0,7 |
| Tschechische Republik | 225 | 0,4 |
| Brasilien | 198 | 0,3 |
| Rumänien* | 80 | 0,1 |
| Pakistan* | 41 | 0,1 |
| Deutschland | 27 | 0.0 |
| Welt insgesamt | 59.637 | 100 |
Uran ist ein dichtes, hartes Metallelement mit silberweißer Farbe. Es ist duktil, formbar und kann hochglanzpoliert werden. In der Luft läuft das Metall an und wenn es fein verteilt ist, geht es in Flammen auf. Es ist ein relativ schlechter Stromleiter. Obwohl das Metall von dem deutschen Chemiker Martin Heinrich Klaproth entdeckt (1789), der es nach dem damals kürzlich entdeckten Planeten Uranus benannte, wurde es vom französischen Chemiker Eugène-Melchior Péligot erstmals durch die Reduktion von Urantetrachlorid (UCl 4) mit isoliert (1841) Kalium.
Die Formulierung des Periodensystems durch den russischen Chemiker Dmitry Mendeleyev im Jahr 1869 konzentrierte sich auf Uran als schwerstes chemisches Element, eine Position, die es bis zur Entdeckung des ersten Transuranelements Neptunium im Jahr 1940 innehatte. 1896 entdeckte der französische Physiker Henri Becquerel das Uran das Phänomen der Radioaktivität, ein Begriff, der erstmals 1898 von den französischen Physikern Marie und Pierre Curie verwendet wurde. Diese Eigenschaft wurde später in vielen anderen Elementen gefunden. Es ist jetzt bekannt, dass Uran, das in all seinen Isotopen radioaktiv ist, auf natürliche Weise aus einer Mischung von Uran-238 (99,27 Prozent, 4.510.000.000 Jahre Halbwertszeit), Uran-235 (0,72 Prozent, 713.000.000 Jahre Halbwertszeit) und besteht Uran-234 (0,006 Prozent, Halbwertszeit von 247.000 Jahren). Diese langen Halbwertszeiten ermöglichen die Bestimmung des Erdalters durch Messung der Mengen an Blei, dem endgültigen Zerfallsprodukt von Uran, in bestimmten uranhaltigen Gesteinen. Uran-238 ist das Elternteil und Uran-234 eine der Töchter in der Reihe des Zerfalls von radioaktivem Uran. Uran-235 ist das Elternteil der Actinium-Zerfallsreihe. Siehe auch Actinoid-Element.
Das Element Uran wurde Gegenstand intensiver Untersuchungen und breiten Interesses, nachdem die deutschen Chemiker Otto Hahn und Fritz Strassmann Ende 1938 das Phänomen der Kernspaltung in Uran entdeckten, das von langsamen Neutronen bombardiert wurde. Der in Italien geborene amerikanische Physiker Enrico Fermi schlug (Anfang 1939) vor, dass Neutronen zu den Spaltprodukten gehören und somit die Spaltung als Kettenreaktion fortsetzen könnten. Der in Ungarn geborene amerikanische Physiker Leo Szilard, der amerikanische Physiker Herbert L. Anderson, der französische Chemiker Frédéric Joliot-Curie und ihre Mitarbeiter bestätigten (1939) diese Vorhersage; spätere Untersuchung ergab, dass ein Durchschnitt von 2 1 / 2 Neutronen pro Atom während Spaltung freigesetzt. Diese Entdeckungen führten zu der ersten sich selbst erhaltenden nuklearen Kettenreaktion (2. Dezember 1942), dem ersten Atombombentest (16. Juli 1945), der ersten Atombombe, die im Krieg abgeworfen wurde (6. August 1945), der ersten atomgetriebenen U-Boot (1955) und der erste vollwertige kernbetriebene elektrische Generator (1957).
Die Spaltung erfolgt mit langsamen Neutronen im relativ seltenen Isotop Uran-235 (dem einzigen natürlich vorkommenden spaltbaren Material), das für seine verschiedenen Verwendungen vom reichlich vorhandenen Isotop Uran-238 getrennt werden muss. Uran-238 wird jedoch nach Absorption von Neutronen und negativem Beta-Zerfall in das synthetische Element Plutonium umgewandelt, das mit langsamen Neutronen spaltbar ist. Natürliches Uran kann daher in Konverter- und Brutreaktoren verwendet werden, in denen die Spaltung durch das seltene Uran-235 aufrechterhalten wird und Plutonium gleichzeitig durch die Transmutation von Uran-238 hergestellt wird. Spaltbares Uran-233 kann zur Verwendung als Kernbrennstoff aus dem nicht spaltbaren Thoriumisotop Thorium-232 synthetisiert werden, das in der Natur reichlich vorhanden ist. Uran ist auch wichtig als Hauptmaterial, aus dem die synthetischen Transuranelemente durch Transmutationsreaktionen hergestellt wurden.
Uran, das stark elektropositiv ist, reagiert mit Wasser; es löst sich in Säuren, aber nicht in Alkalien. Die wichtigen Oxidationsstufen sind +4 (wie im Oxid UO 2, Tetrahalogenide wie UCl 4 und das grüne wässrige Ion U 4 +) und +6 (wie im Oxid UO 3, dem Hexafluorid UF 6 und dem gelben Uranyl Ion UO 2 2+). In einer wässrigen Lösung ist Uran am stabilsten als das Uranylion, das eine lineare Struktur [O = U = O] 2+ aufweist. Uran weist ebenfalls einen +3 und einen +5 Zustand auf, aber die jeweiligen Ionen sind instabil. Das rote U 3+ -Ion oxidiert selbst in Wasser, das keinen gelösten Sauerstoff enthält, langsam. Die Farbe des UO 2 + Ions ist nicht bekannt, weil es die Disproportionierung unterzogen (UO 2 + wird gleichzeitig an U verringert 4 + und oxidiert, um UO 2 2+), selbst in sehr verdünnten Lösungen.
Uranverbindungen wurden als Farbstoffe für Keramiken verwendet. Uranhexafluorid (UF 6) ist ein Feststoff mit einem ungewöhnlich hohen Dampfdruck (115 Torr = 0,15 atm = 15.300 Pa) bei 25 ° C (77 ° F). UF 6 ist chemisch sehr reaktiv, aber trotz seiner korrosiven Natur im Dampfzustand wurde UF 6 in großem Umfang bei Gasdiffusions- und Gaszentrifugenverfahren zur Trennung von Uran-235 von Uran-238 verwendet.
Metallorganische Verbindungen sind eine interessante und wichtige Gruppe von Verbindungen, bei denen Metall-Kohlenstoff-Bindungen bestehen, die ein Metall mit organischen Gruppen verbinden. Uranocen ist eine Organouranverbindung U (C 8 H 8) 2, in der ein Uranatom zwischen zwei organischen Ringschichten angeordnet ist, die mit Cyclooctatetraen C 8 H 8 verwandt sind. Seine Entdeckung im Jahr 1968 eröffnete ein neues Gebiet der metallorganischen Chemie.
Elementeigenschaften
| Ordnungszahl | 92 |
|---|---|
| atomares Gewicht | 238.03 |
| Schmelzpunkt | 1.132,3 ° C (2.070,1 ° F) |
| Siedepunkt | 3,818 ° C (6,904 ° F) |
| spezifisches Gewicht | 19.05 |
| Oxidationsstufen | +3, +4, +5, +6 |
| Elektronenkonfiguration des gasförmigen Atomzustands | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
![Waco Belagerung amerikanische Geschichte [1993]](https://images.thetopknowledge.com/img/world-history/5/waco-siege-american-history-1993.jpg "Waco Belagerung amerikanische Geschichte [1993]")
