Urán

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
92 protaktíniumuránneptúnium
Nd

U

(Uqb)
Általános
Név, vegyjel, rendszám urán, U, 92
Elemi sorozat aktinidák
Csoport, periódus, mező aktinoidák, 7, f
Megjelenés ezüstszürke fémes
Uranium
Atomtömeg 238,02891(3)  g/mol
Elektronszerkezet [Rn] 5f3 6d1 7s2
Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot szilárd
Sűrűség (szobahőm.) 19,1 g/cm³
Sűrűség (folyadék) az o.p.-on 17,3 g/cm³
Olvadáspont 1405,3 K
(1132,2 °C, 2070 °F)
Forráspont 4404 K
(4131 °C, 7468 °F)
Olvadáshő\Delta_{fus}{H}^\ominus 9,14 kJ/mol
Párolgáshő \Delta_{vap}{H}^\ominus 417,1 kJ/mol
Moláris hőkapacitás (25 °C) 27,665 J/(mol·K)
Gőznyomás
P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k
T/K 2325 2564 2859 3234 3727 4402
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet rombos
Oxidációs szám 4, 6
(gyengén bázikus oxid)
Elektronegativitás 1,38 (Pauling-skála)
Ionizációs energia 1.: 597,6 kJ/mol
2.: 1420 kJ/mol
Atomsugár 175 pm
Van der Waals-sugár 186 pm
Egyebek
Mágnesség paramágneses
Elektromos ellenállás (0 °C) 0,280 µΩ·m
Hőmérséklet-vezetési tényező (300 K) 27,5 W/(m·K)
Hőtágulási együttható (25 °C) 13,9 µm/(m·K)
Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3155 m/s
Young-modulus 208 GPa
Nyírási modulus 111 GPa
Kompressziós modulusz 100 GPa
Poisson-tényező 0,23
Mohs-keménység 6,0
Vickers-keménység 1960 MPa
Brinell-keménység 2400 HB
CAS-szám 7440-61-1
Fontosabb izotópok
Fő cikk: Az urán izotópjai
Izotóp t.e. felezési idő B.m. B.e. (MeV) B.t.
232U mest. 68,9 y α & SF 5,414 228Th
233U mest. 1,592e5 y SF & α 4,909 229Th
234U 0,005% 2,455e5 y SF & α 4,859 230Th
235U 0,720% 7,038 E8 y SF & α 4,679 231Th
236U mest. 2,342 E7 y SF & α 4,572 232Th
238U 99,275% 4,468 E9 y SF & α 4,270 234Th
Hivatkozások

Az urán (latinul: uranium; vegyjel: U, nyelvújításkori magyar nevén: sárgany) az aktinoidák csoportjába tartozó nehéz, ezüstfehér, fémes, radioaktív, nagy sűrűségű kémiai elem, a periódusos rendszer 92. tagja.

Története[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az urán használata a természetes oxid formájában egészen Kr. u. 79-ig nyúlik vissza, amikor is sárga színezőanyagként használták kerámiák zománcának készítésénél (Olaszországban, Nápoly mellett találtak ilyen kerámiadarabokat). Az újbóli felfedezésekor a 19. század elején az egyetlen ismert uránlelőhely Csehországban volt, Joachimsthalban.

Az elem felfedezését a német kémikusnak, Martin Heinrich Klaprothnak tulajdonítják, aki 1789-ben fedezte fel egy szurokérc nevű kőzetben. Az elem a nevét az Uránusz bolygóról kapta, amit 8 évvel korábban William Herschel fedezett fel. Fémként először 1841-ben Eugene-Melchior Peligot különítette el. 1850-ben használták először kereskedelmi forgalomban, méghozzá az üveggyártásban. Az első ilyen vállalat a Lloyd & Summerfield volt Birmingham-ben. Az urán radioaktív jellegét először 1906-ban észlelték.

A II. világháború idején a szövetségesek hatalmas uránfelvásárlásba kezdtek, annak ellenére, hogy az urándúsítás rendkívül drága volt. Az uránt, amit főként Kongóból szereztek be, felhasználták a „Little Boy” nevű atombomba építéséhez, amit végül Hirosimára dobtak le 1945. augusztus 6-án. A többi atombomba hasadóanyaga plutónium volt, aminek az előállításához szintén uránra van szükség. Kezdetben úgy vélték, hogy az urán a Földön nagyon ritka, ezért az atomhatalom teljes megszerzéséhez elegendő az ismert készletek felvásárlása, azonban még ebben az évtizedben felfedeztek újabb lelőhelyeket.

A Manhattan Project idején a dúsított uránra az „oralloy”, míg a természetes uránra a „tuballoy” kifejezést használták, főként nemzetbiztonsági okok miatt. Ritkábban a 25 megnevezést használták a projekt tudósai az U-235 megnevezésére.

Előfordulása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az uránnak a természetben a 234-es, 235-ös és 238-as tömegszámú izotópjai fordulnak elő. Mindegyik előfordulásnál döntően 238-as izotóp található, kis mennyiségben (0,72%) 235-ös, és nagyon kis mennyiségben 234-es izotóp, a pontos arányokat ld. a táblázatban. A jelenlegi atomerőművek szempontjából a ritkább 235-ös izotóp hasznosítható, a kis előfordulási arány miatt dúsítani kell (jellemzően néhányszoros koncentrációra).

A Föld keletkezésekor a 238-as izotóp kétszeres, a 235-ös mintegy százszoros mennyiségben fordult elő, így arányuk kiegyenlítettebb volt.

Az urán elszórtan az egész földkéregben megtalálható. Átlagos koncentrációja 3-5 gramm/tonna (3-5 ppm). A földkéreg urántartalma - 25 km mélységig számolva - 100 milliárd tonnára becsülhető, míg az óceánoké 10 millió tonnára. Gyakorlatilag sokkal kisebb mennyiség használható: csak azok az előfordulások, ahol az urán koncentrációja három nagyságrenddel magasabb. A talajok urántartalma 0,7-11 ppm között alakul (foszfor-műtrágya használatakor előfordul 15 ppm is). Egyes baktériumfajok testükben felhalmozzák az uránt, annak koncentrációja 300-szor magasabb lehet a környezeténél.

Legfontosabb érce az urán-szurokérc, amely jellemzően 0,5-0,8% (5-8 ezer ppm) uránt tartalmaz. Bányásznak 0,1-0,25% urántartalmú ércet, és előfordul (Kanadában) több tíz százalék urántartalmú érc is, amit meddővel keverve bányásznak ki. A Föld uránkészletének 40%-a Ausztráliában található.

A becslések szerint a világon 35 millió tonna uránérc termelhető ki, ebből műrevaló (gazdaságosan kitermelhető) mennyiség 5 millió tonna uránérc (ez a piaci ártól is függ). Az elmúlt években az árak erősen emelkedtek. A dúsított urán ára 2007-ben elérte a 130 USD/kg-ot (urán-hexafluoridra számolva).

2011-ben 20 országban bányásztak uránt. A legnagyobb termelő Kazahsztán (a világtermelés 35,6%-ával) és Kanada (16,7%). Nagyobb termelők még: Ausztrália (11%), Niger (8%), Namíbia (6%), Oroszország (5,5%), Üzbegisztán (5,5%)[1].

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az atomerőművekben nem színtiszta fém-uránt, hanem 1,2–2,4 és 3,6% U235-re dúsított urán-dioxid tartalmú pasztillákat használnak, amelyeket hosszú, vékony üzemanyagpálcákban halmoznak fel. Az üzemanyag-pálcákat csoportokban kötegelik, és megfelelő alakzatban (hőátadás és neutronelnyelés miatt) elhelyezik a reaktorban.

Radioizotópos termoelektromos generátorok fűtőelemként is használják számos esetben, például a Naprendszer külső részeit kutató űrszondákban (Voyager 1-2, Pioneer–10, New Horizons). [2]

Nukleáris fegyverek gyártásához is felhasználhatják.

Élettani tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Kémiai hatását tekintve maga a fém és vegyületei egyaránt súlyosan mérgező anyagok.

Kémiai tulajdonságai, vegyületei[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Az urán a vegyületeiben különböző oxidációs számú lehet, de csak azok a vegyületei stabilak, amelyekben oxidációs száma +4 vagy +6. Levegőn hevítve triurán-oktaoxiddá (urán(IV, VI)-oxid, U3O8) ég el. Standardpotenciálja negatívabb, mint a hidrogéné, ezért savakban hidrogénfejlődés közben oldódik. Legrégebben ismert és legfontosabb ásványa az uránszurokérc. Illékony savak urán(IV) sóinak hevítésekor urán(IV)-oxid keletkezik. Az urán(IV)-oxid amfoter vegyület.

Izotópjai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Lásd a Előfordulása és a Felhasználása részt.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  1. World Mining Uranium Production, World Nuclear Association (Updated August 2012) alapján saját számítások. http://www.world-nuclear.org/info/Nuclear-Fuel-Cycle/Mining-of-Uranium/World-Uranium-Mining-Production/#.UVys3qKePZ4
  2. Voyager 1 (HTML). NASA