Free Press

Uran (U), radioaktivt kemisk grundstof i actinoidserien i det periodiske system, atomnummer 92. Det er et vigtigt nukleart brændsel.

Britannica Quiz

118 Navne og symboler i det periodiske system Quiz

Det periodiske system består af 118 grundstoffer. Hvor godt kender du deres symboler? I denne quiz får du vist alle 118 kemiske symboler, og du skal vælge navnet på det kemiske grundstof, som hvert symbol repræsenterer.

Uran udgør omkring to dele pr. million af Jordens skorpe. Nogle vigtige uranmineraler er begblende (uraninit (U3O8), uraninit (UO2), carnotit (et kaliumuranvanadat), autunit (et calciumuranfosfat) og torbernit (et kobberuranfosfat). Disse og andre genindvindelige uranmalme indeholder som kilder til nukleart brændsel mange gange mere energi end alle kendte genindvindelige forekomster af fossile brændstoffer. Et pund uran giver lige så meget energi som 1,4 millioner kilo (3 millioner pund) kul.

For yderligere oplysninger om uranmalmforekomster samt om minedrift, raffinering og udvindingsteknikker, se uranforarbejdning. For sammenlignende statistiske data om uranproduktion, se tabel.

Uran er et tæt, hårdt metallisk grundstof, der er sølvhvidt i farven. Det er duktilt, formbart og i stand til at tage en høj polering. I luft anløber metallet, og når det er fint fordelt, bryder det ud i flammer. Det er en relativt dårlig leder af elektricitet. Selvom det blev opdaget (1789) af den tyske kemiker Martin Heinrich Klaproth, som opkaldte det efter den dengang nyligt opdagede planet Uranus, blev selve metallet først isoleret (1841) af den franske kemiker Eugène-Melchior Péligot ved reduktion af urantetrachlorid (UCl4) med kalium.

Den russiske kemiker Dmitrij Mendelejevs formulering af det periodiske system i 1869 fokuserede opmærksomheden på uran som det tungeste kemiske grundstof, en position, som det beholdt indtil opdagelsen af det første transuranelement neptunium i 1940. I 1896 opdagede den franske fysiker Henri Becquerel i uran fænomenet radioaktivitet, et begreb, der først blev brugt i 1898 af de franske fysikere Marie og Pierre Curie. Denne egenskab blev senere fundet i mange andre grundstoffer. Man ved nu, at uran, der er radioaktivt i alle sine isotoper, naturligt består af en blanding af uran-238 (99,27 %, halveringstid på 4 510 000 000 år), uran-235 (0,72 %, halveringstid på 713 000 000 år) og uran-234 (0,006 %, halveringstid på 247 000 år). Disse lange halveringstider gør det muligt at bestemme Jordens alder ved at måle mængden af bly, uranets endelige henfaldsprodukt, i visse uranholdige bjergarter. Uran-238 er moderproduktet og uran-234 en af døtrene i den radioaktive uranforfaldsserie; uran-235 er moderproduktet i actiniumforfaldsserien. Se også actinoidelementet.

Uranelementet blev genstand for intense studier og bred interesse, efter at de tyske kemikere Otto Hahn og Fritz Strassmann i slutningen af 1938 opdagede fænomenet kernespaltning i uran, der blev bombarderet af langsomme neutroner. Den italienskfødte amerikanske fysiker Enrico Fermi foreslog (i begyndelsen af 1939), at neutroner kunne være blandt spaltningsprodukterne og dermed kunne fortsætte spaltningen som en kædereaktion. Den ungarskfødte amerikanske fysiker Leo Szilard, den amerikanske fysiker Herbert L. Anderson, den franske kemiker Frédéric Joliot-Curie og deres medarbejdere bekræftede (1939) denne forudsigelse; senere undersøgelser viste, at der i gennemsnit frigives 21/2 neutroner pr. atom under fission. Disse opdagelser førte til den første selvbærende nukleare kædereaktion (2. december 1942), den første atombombeforsøg (16. juli 1945), den første atombombe, der blev kastet i krigsøjemed (6. august 1945), den første atomdrevne ubåd (1955) og den første atomdrevne elektriske generator i fuld skala (1957).

Fission sker med langsomme neutroner i den relativt sjældne isotop uran-235 (det eneste naturligt forekommende fissile materiale), som skal adskilles fra den rigelige isotop uran-238 til de forskellige anvendelsesformål. Uran-238 bliver imidlertid efter at have absorberet neutroner og gennemgået negativt beta-henfald transmuteret til det syntetiske grundstof plutonium, som er fissilt med langsomme neutroner. Naturligt uran kan derfor anvendes i konverter- og bryggerreaktorer, hvor fission opretholdes af det sjældne uran-235 og plutonium fremstilles samtidig ved transmutation af uran-238. Fissilt uran-233 kan syntetiseres til brug som nukleart brændsel fra den ikke-fissile thoriumisotop thorium-232, som er rigeligt forekommende i naturen. Uran er også vigtigt som det primære materiale, hvorfra de syntetiske transuranelementer er blevet fremstillet ved transmutationsreaktioner.

Uran, som er stærkt elektropositivt, reagerer med vand; det opløses i syrer, men ikke i baser. De vigtige oxidationstilstande er +4 (som i oxiden UO2, tetrahalogenider som UCl4 og den grønne vandige ion U4+) og +6 (som i oxiden UO3, hexafluoridet UF6 og den gule uranyl-ion UO22+). I en vandig opløsning er uran mest stabilt som uranyl-ionen, som har en lineær struktur 2+. Uranium har også en +3- og en +5-tilstand, men de respektive ioner er ustabile. Den røde U3+-ion oxideres langsomt, selv i vand, der ikke indeholder opløst ilt. Farven af UO2+-ionen er ukendt, fordi den undergår disproportionering (UO2+ reduceres samtidig til U4+ og oxideres til UO22+) selv i meget fortyndede opløsninger.

Uranforbindelser har været anvendt som farvestoffer til keramik. Uranhexafluorid (UF6) er et fast stof med et usædvanligt højt damptryk (115 torr = 0,15 atm = 15.300 Pa) ved 25 °C (77 °F). UF6 er kemisk set meget reaktivt, men på trods af sin ætsende karakter i dampform er UF6 blevet anvendt i vid udstrækning i gasdiffusions- og gascentrifugemetoderne til adskillelse af uran-235 fra uran-238.

Organometalliske forbindelser er en interessant og vigtig gruppe af forbindelser, hvor der er metal-kulstof-bindinger, der forbinder et metal med organiske grupper. Uranocen er en organouraniumforbindelse U(C8H8)2, hvori et uranatom er indlejret mellem to organiske ringlag, der er beslægtet med cyclooktatetraen C8H8. Dets opdagelse i 1968 åbnede et nyt område inden for den metallorganiske kemi.