Rieth József: Anyagvilág - Háttérismeret Urán Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak 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. 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. Név, vegyjel, rendszám urán, U, 92 Elemi sorozat aktinidák Csoport, periódus, mező aktinoidák, 7, f Megjelenés ezüstszürke fémes Atomtömeg 238,02891(3) g/mol Elektronszerkezet [Rn] 5f3 6d1 7s2 Elektronok héjanként 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 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) Forráspont 4404 K (4131 °C) Olvadáshő 9,14 kJ/mol Párolgáshő 417,1 kJ/mol Moláris hőkapacitás (25 °C) 27,665 J/(mol·K) Kristályszerkezet rombos Oxidációs állapotok 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 Mágnesség paramágneses Elektromos ellenállás (0 °C) 0,280 µΩ·m Hővezetési tényező (300 K) 27,5 W/(m·K) Hőtágulási tényező (25 °C) 1 3,9 µm/(m·K) Hangsebesség (vékony rúd) (20 °C) 3155 m/s Young-modulus 208 GPa Nyírási modulus 111 GPa Bulk modulusz 100 GPa Poisson-arányszám 0,23 Mohs-keménység 6,0 Vickers-keménység 1960 MPa Brinell-keménység 2400 HB 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 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). 2005-ben 17 ország állított elő dúsított urán-oxidot. A legnagyobb termelő Kanada (a világtermelés 27,9%-ával) és Ausztrália (22,8%). Nagyobb termelők még: Kazahsztán (10,5%), Oroszország (8,0%), Namíbia (7,5%), Niger (7,4%), Üzbegisztán (5,5%). 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 Naprendszer külső részeit kutató űrszondákban (Voyager 1-2, Pioneer–10, New Horizons). Nukleáris fegyverek gyártásához is felhasználhatják. Kémiai hatását tekintve maga a fém és vegyületei egyaránt súlyosan mérgező anyagok. Kémiai tulajdonságai, vegyületei 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. Tartalomjegyzékhez < Világképem < Anyag-időszak --------------- http://hu.wikipedia.org/wiki/Ur%C3%A1n
|