Free Press

Britannica kvíz

118 A periódusos rendszer nevei és szimbólumai kvíz

A periódusos rendszer 118 elemből áll. Mennyire ismered a szimbólumaikat? Ebben a kvízben mind a 118 kémiai szimbólumot megmutatjuk neked, és ki kell választanod annak a kémiai elemnek a nevét, amelyet mindegyik jelképez.

Az urán a földkéreg körülbelül két milliomod részét alkotja. Néhány fontos uránásvány a szurokföldkő (tisztátalan U3O8), az uraninit (UO2), a karnotit (kálium-urán-vanadát), az autunit (kalcium-urán-foszfát) és a torbernit (réz-urán-foszfát). Ezek és más kinyerhető uránércek, mint nukleáris tüzelőanyagok forrásai, sokszor több energiát tartalmaznak, mint a fosszilis tüzelőanyagok összes ismert kinyerhető lelőhelye. Egy font uránból annyi energia nyerhető, mint 1,4 millió kilogramm (3 millió font) szénből.

Az uránérclelőhelyekkel kapcsolatos további információkért, valamint a bányászati, finomítási és kinyerési technikákról lásd: Uránfeldolgozás. Az urántermelésre vonatkozó összehasonlító statisztikai adatokat lásd a táblázatban.

Az urán sűrű, kemény fémes elem, amely ezüstfehér színű. Képlékeny, képlékeny és nagy csiszolásra képes. Levegőn a fém elhalványul, finomra osztva pedig lángra lobban. Az elektromosságot viszonylag rosszul vezeti. Bár Martin Heinrich Klaproth német kémikus fedezte fel (1789), aki az akkor nemrég felfedezett Uránusz bolygóról nevezte el, magát a fémet először Eugène-Melchior Péligot francia kémikus izolálta (1841) az urántetraklorid (UCl4) káliummal történő redukciójával.

A periódusos rendszer Dmitrij Mendelejev orosz kémikus 1869-es megfogalmazása az uránra mint a legnehezebb kémiai elemre irányította a figyelmet, és ezt a pozíciót az első transzurán elem, a neptúnium 1940-es felfedezéséig megtartotta. 1896-ban Henri Becquerel francia fizikus fedezte fel az uránban a radioaktivitás jelenségét, amely kifejezést először 1898-ban Marie és Pierre Curie francia fizikusok használták. Ezt a tulajdonságot később számos más elemben is megtalálták. Ma már ismert, hogy az összes izotópjában radioaktív urán a természetben az urán-238 (99,27 százalék, 4 510 000 000 éves felezési idő), az urán-235 (0,72 százalék, 713 000 000 000 éves felezési idő) és az urán-234 (0,006 százalék, 247 000 éves felezési idő) keverékéből áll. Ezek a hosszú felezési idők lehetővé teszik a Föld korának meghatározását az urán végső bomlásterméke, az ólom mennyiségének mérésével bizonyos urántartalmú kőzetekben. A radioaktív urán bomlási sorozatában az urán-238 a szülő, az urán-234 pedig az egyik leány; az urán-235 az aktíniumbomlási sorozat szülője. Lásd még aktinoid elem.

Az urán elem intenzív tanulmányozás és széles körű érdeklődés tárgyává vált, miután Otto Hahn és Fritz Strassmann német kémikusok 1938 végén felfedezték a lassú neutronokkal bombázott uránban a maghasadás jelenségét. Enrico Fermi olasz származású amerikai fizikus felvetette (1939 elején), hogy a neutronok a hasadási termékek között lehetnek, és így láncreakcióként folytathatják a hasadást. Leo Szilard magyar származású amerikai fizikus, Herbert L. Anderson amerikai fizikus, Frédéric Joliot-Curie francia kémikus és munkatársaik megerősítették (1939) ezt a jóslatot; későbbi vizsgálatok kimutatták, hogy a hasadás során atomonként átlagosan 21/2 neutron szabadul fel. Ezek a felfedezések vezettek az első önfenntartó nukleáris láncreakcióhoz (1942. december 2.), az első atombombakísérlethez (1945. július 16.), az első hadviselés során ledobott atombombához (1945. augusztus 6.), az első atommeghajtású tengeralattjáróhoz (1955) és az első teljes értékű nukleáris meghajtású elektromos generátorhoz (1957).

A hasadás lassú neutronok segítségével történik a viszonylag ritka urán-235 izotópban (az egyetlen természetesen előforduló hasadóanyag), amelyet a különböző felhasználási célokhoz el kell választani a bőséges urán-238 izotópból. Az urán-238 azonban, miután elnyelte a neutronokat és negatív béta-bomláson ment keresztül, átalakul a szintetikus plutónium elemmé, amely lassú neutronokkal hasadó. A természetes urán tehát felhasználható a konverter- és tenyésztőreaktorokban, amelyekben a ritka urán-235-öt a hasadás fenntartja, és az urán-238 transzmutációjával egyidejűleg plutóniumot állítanak elő. A hasadó urán-233 szintetizálható nukleáris üzemanyagként való felhasználásra a nem hasadó tórium izotópból, a tórium-232-ből, amely a természetben nagy mennyiségben fordul elő. Az urán fontos alapanyagként is, amelyből transzmutációs reakciókkal szintetikus transzuránelemeket állítottak elő.

Az erősen elektro-pozitív urán reakcióba lép vízzel; savakban oldódik, lúgokban azonban nem. A fontos oxidációs állapotok a +4 (mint az UO2 oxidban, a tetrahalogenidekben, mint az UCl4, és a zöld vizes U4+ ionban) és a +6 (mint az UO3 oxidban, az UF6 hexafluoridban és a sárga uranilionban UO22+). Vizes oldatban az urán a legstabilabb az uranilionként, amely lineáris szerkezetű 2+. Az uránnak van +3 és +5 állapota is, de a megfelelő ionok instabilak. A vörös U3+ ion még oldott oxigént nem tartalmazó vízben is lassan oxidálódik. Az UO2+ ion színe ismeretlen, mert még nagyon híg oldatokban is aránytalanságon megy keresztül (az UO2+ egyszerre redukálódik U4+ -ra és oxidálódik UO22+ -ra).

Az uránvegyületeket kerámiák színezőanyagaként használták. Az urán-hexafluorid (UF6) 25 °C-on (77 °F) szokatlanul magas gőznyomású (115 torr = 0,15 atm = 15 300 Pa) szilárd anyag. Az UF6 kémiailag nagyon reaktív, de gőzállapotban maró jellege ellenére az UF6-ot széles körben használták az urán-235 és az urán-238 elválasztására szolgáló gázdiffúziós és gázcentrifugás módszerekben.

A szerves fémvegyületek a vegyületek egy érdekes és fontos csoportja, amelyben fém-szén kötések kötik össze a fémet a szerves csoportokkal. Az uránocén egy uránorganikus vegyület az U(C8H8)2, amelyben egy uránatom két, a ciklooktatetraén C8H8-hoz kapcsolódó szerves gyűrűréteg közé van beékelődve. Felfedezése 1968-ban a fémorganikus kémia új területét nyitotta meg.