Free Press

Uran (U), radioaktywny pierwiastek chemiczny z szeregu aktynu w układzie okresowym, liczba atomowa 92. Jest ważnym paliwem jądrowym.

Britannica Quiz

118 Nazwy i symbole układu okresowego Quiz

Układ okresowy składa się ze 118 pierwiastków. Jak dobrze znasz ich symbole? W tym quizie pokażemy Ci wszystkie 118 symboli chemicznych i będziesz musiał wybrać nazwę pierwiastka chemicznego, który każdy z nich reprezentuje.

Uran stanowi około dwóch części na milion skorupy ziemskiej. Niektóre ważne minerały uranu są pitchblende (nieczyste U3O8), uraninit (UO2), karnotyt (uranu wanadanu potasu), autunit (fosforan wapnia uranu) i torbernite (fosforan miedzi uranu). Te i inne wydobywalne rudy uranu, jako źródła paliw jądrowych, zawierają wielokrotnie więcej energii niż wszystkie znane wydobywalne złoża paliw kopalnych. Jeden funt uranu daje tyle energii, co 1,4 miliona kilogramów (3 miliony funtów) węgla.

Dodatkowe informacje na temat złóż rud uranu, jak również zasięg górnictwa, rafinacji i technik odzyskiwania, patrz przetwarzanie uranu. Dla porównawczych danych statystycznych dotyczących produkcji uranu, patrz tabela.

Uran jest gęstym, twardym pierwiastkiem metalicznym o srebrzystobiałej barwie. Jest ciągliwy, kowalny i zdolny do przyjęcia wysokiego poleru. W powietrzu metal matowieje, a gdy drobno podzielone pęka w płomieniach. Jest stosunkowo słabym przewodnikiem elektryczności. Choć odkryty (1789) przez niemieckiego chemika Martina Heinricha Klaprotha, który nazwał go na cześć niedawno odkrytej planety Uran, sam metal został po raz pierwszy wyizolowany (1841) przez francuskiego chemika Eugène-Melchiora Péligota poprzez redukcję czterochlorku uranu (UCl4) potasem.

Sformułowanie układu okresowego przez rosyjskiego chemika Dmitrija Mendelejewa w 1869 r. skupiło uwagę na uranie jako najcięższym pierwiastku chemicznym, którą to pozycję zajmował aż do odkrycia pierwszego pierwiastka transuranowego – neptunu w 1940 r. W 1896 r. francuski fizyk Henri Becquerel odkrył w uranie zjawisko radioaktywności, terminu tego po raz pierwszy użyli w 1898 r. francuscy fizycy Marie i Pierre Curie. Właściwość ta została później stwierdzona w wielu innych pierwiastkach. Obecnie wiadomo, że uran, radioaktywny we wszystkich swoich izotopach, składa się naturalnie z mieszaniny uranu-238 (99,27 procent, 4 510 000 000 lat okresu połowicznego rozpadu), uranu-235 (0,72 procent, 713 000 000 000 lat okresu połowicznego rozpadu) i uranu-234 (0,006 procent, 247 000 lat okresu połowicznego rozpadu). Te długie okresy półtrwania pozwalają na określenie wieku Ziemi poprzez pomiar ilości ołowiu, ostatecznego produktu rozpadu uranu, w niektórych skałach zawierających uran. Uran-238 jest rodzicem i uran-234 jedną z córek w serii rozpadu promieniotwórczego uranu; uran-235 jest rodzicem w serii rozpadu aktynu. Zobacz także element actinoid.

Pierwiastek uran stał się przedmiotem intensywnych badań i szerokiego zainteresowania po tym, jak niemieccy chemicy Otto Hahn i Fritz Strassmann odkryli pod koniec 1938 r. zjawisko rozszczepienia jądrowego w uranie bombardowanym przez powolne neutrony. Urodzony we Włoszech amerykański fizyk Enrico Fermi zasugerował (na początku 1939 r.), że neutrony mogą należeć do produktów rozszczepienia i w ten sposób mogą kontynuować rozszczepienie jako reakcję łańcuchową. Urodzony na Węgrzech amerykański fizyk Leo Szilard, amerykański fizyk Herbert L. Anderson, francuski chemik Frédéric Joliot-Curie i ich współpracownicy potwierdzili (1939) te przewidywania; późniejsze badania wykazały, że podczas rozszczepienia uwalnia się średnio 21/2 neutronów na atom. Odkrycia te doprowadziły do pierwszej samopodtrzymującej się łańcuchowej reakcji jądrowej (2 grudnia 1942 r.), pierwszej próby z bombą atomową (16 lipca 1945 r.), pierwszej bomby atomowej zrzuconej podczas działań wojennych (6 sierpnia 1945 r.), pierwszej łodzi podwodnej o napędzie atomowym (1955 r.) i pierwszego pełnowymiarowego generatora elektrycznego o napędzie atomowym (1957 r.).

Rozszczepienie zachodzi przy udziale powolnych neutronów w stosunkowo rzadkim izotopie uranu-235 (jedynym naturalnie występującym materiale rozszczepialnym), który musi zostać oddzielony od obfitego izotopu uranu-238 w celu jego różnorodnego wykorzystania. Uran-238 natomiast, po pochłonięciu neutronów i przejściu ujemnego rozpadu beta, ulega transmutacji do syntetycznego pierwiastka plutonu, który jest rozszczepialny przy powolnym działaniu neutronów. Uran naturalny może więc być stosowany w reaktorach konwertorowych i powielających, w których rozszczepienie podtrzymywane jest przez rzadki uran-235, a pluton wytwarzany jest jednocześnie w wyniku transmutacji uranu-238. Rozszczepialny uran-233 może być syntetyzowany w celu wykorzystania jako paliwo jądrowe z nierozszczepialnego izotopu toru – toru-232, który występuje w dużych ilościach w przyrodzie. Uran jest również ważny jako podstawowy materiał, z którego w wyniku reakcji transmutacji otrzymano syntetyczne pierwiastki transuranowe.

Uran, który jest silnie elektroujemny, reaguje z wodą; rozpuszcza się w kwasach, ale nie w zasadach. Ważne stany utlenienia to +4 (jak w tlenku UO2, tetrahalogenki, takie jak UCl4, i zielony jon wodny U4+) i +6 (jak w tlenku UO3, heksafluorek UF6, i żółty jon uranylowy UO22+). W roztworze wodnym uran jest najbardziej stabilny jako jon uranylowy, który ma strukturę liniową 2+. Uran występuje również w stanie +3 i +5, ale odpowiednie jony są nietrwałe. Czerwony jon U3+ utlenia się powoli nawet w wodzie, która nie zawiera rozpuszczonego tlenu. Barwa jonu UO2+ jest nieznana, ponieważ ulega on dysproporcjonowaniu (UO2+ jest jednocześnie redukowany do U4+ i utleniany do UO22+) nawet w bardzo rozcieńczonych roztworach.

Związki uranu były stosowane jako barwniki do ceramiki. Sześciofluorek uranu (UF6) jest ciałem stałym o niezwykle wysokiej prężności par (115 torr = 0,15 atm = 15 300 Pa) w temperaturze 25 °C (77 °F). UF6 jest chemicznie bardzo reaktywny, ale pomimo jego korozyjnego charakteru w stanie pary, UF6 był szeroko stosowany w gazowo-dyfuzyjnych i gazowo- wirówkowych metodach oddzielania uranu-235 od uranu-238.

Związki organometaliczne są interesującą i ważną grupą związków, w których występują wiązania metal-węgiel łączące metal z grupami organicznymi. Uranocen jest związkiem organouranowym U(C8H8)2, w którym atom uranu jest umieszczony pomiędzy dwoma organicznymi warstwami pierścieniowymi związanymi z cyklooktatetraenem C8H8. Jego odkrycie w 1968 roku otworzyło nowy obszar chemii metaloorganicznej.

.