Ten artykuł dotyczy pierwiastka chemicznego. Zobacz też: inne znaczenia tego słowa.

Uran
92 U Układ okresowy pierwiastków
Krążek uranu
Dane ogólne
Nazwa, symbol, l.a.	Uran, U, 92
Grupa, okres, blok	-, 7, f
Właściwości metaliczne	aktynowiec
Właściwości atomowe Masa atomowa 238,0289 u Promień atomowy 175 pm Promień walencyjny bd Promień van der Waalsa 186 pm Konfiguracja elektronowa [Rn]5f36d17s2 Zapełnienie powłok 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 Elektroujemność 1,38 (Pauling) 1,22 (Allred) Stopień utlenienia 5 Właściwości kwasowe tlenków słabo zasadowe
Właściwości fizyczne Stan skupienia stały Gęstość 19050 kg/m3 Twardość 4,5 Kolor srebrzystobiały Temperatura topnienia 1405 K 1131,85 °C Temperatura wrzenia 2070 K 1796,85 °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 (293,15 K)
Pozostałe dane Ciepło właściwe 120 J/(kg*K) Konduktywność 3,8×106 S/m Przewodność cieplna 27,6 W/(m*K) Potencjały jonizacyjne I. 597,6 kJ/mol II. 1420 kJ/mol
Najbardziej stabilne izotopy izotop wyst. o.p.r. s.r. e.r. MeV p.r. 232U {syn.} 68,9 roku 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
Jeżeli nie podano inaczej, dane dotyczą warunków normalnych (0 °C, 1013,25 hPa)

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

Wśród pierwiastków występujących naturalnie na Ziemi ma największą liczbę atomową (92)^[1], 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.

2 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.

2 Występowanie

Bryłka rudy uranu

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

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

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).

2 Występowanie w Polsce

Niezbyt wydajne złoża uranu występują w Polsce w Rudawach Janowickich (Miedzianka, Kowary), w okolicach Masywu Śnieżnika (Kletno) oraz w Górach Świętokrzyskich, były one eksploatowane do lat 50. XX wieku. W latach 60. XX w. złoża uranu odkryto w okolicach wsi Rajsk opodal Bielska Podlaskiego.

Rabunkowe wydobycie rud uranu w Miedziance doprowadziło do zniszczenia i wysiedlenia miasta. W Kowarach u stóp Karkonoszy dla turystów otwarta jest imitacja sztolni kopalni uranu, znajdująca się w miejscu byłej sztolni szkoleniowej. 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.

2 Związki chemiczne uranu

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 UH₃ 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) (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⁺.

2 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^[2]. "Uran jest zatem na razie najbardziej skondensowanym źródłem energii wykorzystywanym przez człowieka"^[3].

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 (w praktyce uran zubożony) jako metal o bardzo dużej gęstości używany jest jako rdzeń przeciwczołgowych pocisków podkalibrowych.
• Stosowany jest też w fotografii oraz analizie chemicznej.

2 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.

2 Zobacz też

• Minerały uranylu
• Minerały promieniotwórcze
• Minerały metamiktyczne

2 Bibliografia

• Adam Bielański Chemia ogólna i nieorganiczna, PWN 1970

Przypisy

  Wikimedia Commons ma galerię ilustracji związaną z tematem:
Uran (pierwiastek)