Uran (U), radioaktivní chemický prvek aktinoidové řady periodické tabulky, atomové číslo 92. Je to důležité jaderné palivo.
aktinoidní prvek
členové skupiny, včetně uranu (nejznámější), se vyskytují přirozeně, většina z nich je způsobena člověkem. Byly použity uran i plutonium
Uran tvoří asi dvě části na milion zemské kůry. Některé důležité minerály uranu jsou pitchblende (nečistý U 3 O 8), uraninit (UO 2), karnotit (vanadičnan uran draselný), autunit (fosforečnan uran vápenatý) a torbernit (fosforečnan měďnatý). Tyto a další využitelné uranové rudy jako zdroje jaderných paliv obsahují mnohokrát více energie než všechna známá obnovitelná ložiska fosilních paliv. Jedna libra uranu poskytuje tolik energie jako 1,4 milionu kilogramů (3 miliony liber) uhlí.
Další informace o ložiscích uranové rudy a pokrytí technik těžby, rafinace a využití naleznete v části Zpracování uranu. Srovnávací statistické údaje o produkci uranu viz tabulka.
Uran
| země | těžba 2013 (metrické tuny) | % světové důlní produkce |
|---|---|---|
| *Odhad. | ||
| Zdroj: Světová jaderná asociace, Světová těžba uranu (2014). | ||
| Kazachstán | 22,574 | 37,9 |
| Kanada | 9,332 | 15.6 |
| Austrálie | 6 350 | 10.6 |
| Niger* | 4,528 | 7.6 |
| Namibie | 4 315 | 7.2 |
| Rusko | 3,135 | 5.3 |
| Uzbekistán * | 2 400 | 4.0 |
| Spojené státy | 1,835 | 3.1 |
| Čína* | 1 450 | 2.4 |
| Malawi | 1,132 | 1.9 |
| Ukrajina | 1 075 | 1.9 |
| Jižní Afrika | 540 | 0,9 |
| Indie* | 400 | 0,7 |
| Česká republika | 225 | 0,4 |
| Brazílie | 198 | 0,3 |
| Rumunsko* | 80 | 0,1 |
| Pákistán* | 41 | 0,1 |
| Německo | 27 | 0,0 |
| svět celkem | 59,637 | 100 |
Uran je hustý, tvrdý kovový prvek, který je stříbřitě bílé barvy. Je tažný, poddajný a schopný vysoce leštit. Ve vzduchu se kovové skvrny a když se jemně rozdělí, rozpadají na plameny. Je to relativně špatný vodič elektřiny. Ačkoli byl objeven (1789) německým chemikem Martinem Heinrichem Klaprothem, který jej pojmenoval po tehdy nově objevené planetě Uran, samotný kov byl poprvé izolován (1841) francouzským chemikem Eugènem-Melchiorem Péligotem redukcí chloridu uraničitého (UCl 4) s draslík.
Formulace periodického systému ruským chemikem Dmitrijem Mendelejevem v roce 1869 soustředila pozornost na uran jako na nejtěžší chemický prvek, na pozici, kterou zastávala až do objevení prvního nepuronu transuranového prvku v roce 1940. V roce 1896 objevil v uranu francouzský fyzik Henri Becquerel. fenomén radioaktivity, termín poprvé používaný v roce 1898 francouzskými fyziky Marie a Pierre Curie. Tato vlastnost byla později nalezena v mnoha dalších prvcích. Nyní je známo, že uran, radioaktivní ve všech svých izotopech, se přirozeně skládá ze směsi uranu-238 (99,27 procenta, 4 510 000 000 let poločasu), uranu 235 (0,72 procenta, 713 000 000 let poločasu) a uran-234 (0,006 procenta, poločas 247 000 let). Tyto dlouhé poločasy umožňují stanovení stáří Země měřením množství olova, konečného produktu rozkladu uranu, v určitých horninách obsahujících uran. Uran-238 je rodičem a uranem-234 jednou z dcer v radioaktivním rozpadu uranu; uran-235 je rodičem aktiniového rozkladu. Viz také aktinoidní prvek.
Prvek uranu se stal předmětem intenzivního studia a širokého zájmu poté, co němečtí chemici Otto Hahn a Fritz Strassmann objevili na konci roku 1938 jev jaderného štěpení v uranu bombardovaný pomalými neutrony. Italský americký fyzik Enrico Fermi (na počátku roku 1939) navrhl, že neutrony by mohly patřit mezi štěpné produkty a mohly by tedy štěpení pokračovat jako řetězovou reakci. Maďarský rodák americký fyzik Leo Szilard, americký fyzik Herbert L. Anderson, francouzský chemik Frédéric Joliot-Curie a jejich spolupracovníci tuto predikci potvrdili (1939); později šetření prokázalo, že v průměru 2 1 / 2 neutronů na atom se uvolní během štěpení. Tyto objevy vedly k první soběstačné jaderné řetězové reakci (2. prosince 1942), prvnímu testu atomové bomby (16. července 1945), první atomové bombě, která padla ve válce (6. srpna 1945), první atomově poháněné ponorka (1955) a první plnohodnotný jaderný elektrický generátor (1957).
Štěpení nastává u pomalých neutronů v relativně vzácném izotopovém uranu-235 (jediný přirozeně se vyskytující štěpný materiál), který musí být pro různé účely oddělen od velkého množství izotopového uranu-238. Uran-238 se však po absorpci neutronů a po negativním beta rozpadu přemění na syntetický prvek plutonia, který je štěpitelný pomalými neutrony. Přírodní uran lze proto použít v konvertorových a šlechtitelských reaktorech, ve kterých je štěpení udržováno vzácným uranem-235 a plutonium se vyrábí současně přeměnou uranu-238. Štěpitelný uran-233 může být syntetizován pro použití jako jaderné palivo z ne-štěpného thiolového izotopu thoria-232, který je v přírodě hojný. Uran je také důležitý jako primární materiál, ze kterého byly syntetické transuranové prvky připraveny transmutačními reakcemi.
Uran, který je silně elektropozitivní, reaguje s vodou; rozpouští se v kyselinách, ale ne v zásadách. Důležitými oxidační stavy jsou 4 (jak je v oxidu UO 2, tetrahalogenidy jako je UCL 4, a zelené vodného iontů U 4 +) a +6 (jako v oxidu UO 3, na hexafluorid UF 6 a žlutý uranylu ion UO 2 2+). Ve vodném roztoku je uran nejstabilnější jako uranylový ion, který má lineární strukturu [O = U = O] 2+. Uran také vykazuje stav +3 a +5, ale příslušné ionty jsou nestabilní. Červený iont U 3+ oxiduje pomalu i ve vodě, která neobsahuje žádný rozpuštěný kyslík. Barva UO 2 + iontu, je neznámý, protože dochází k disproporcionaci (UO 2 + současně redukuje na U 4 + a oxiduje na UO 2 2+) i ve velmi zředěných roztocích.
Sloučeniny uranu se používají jako barviva pro keramiku. Hexafluorid uranu (UF 6) je pevná látka s neobvykle vysokým tlakem par (115 torr = 0,15 atm = 15 300 Pa) při 25 ° C (77 ° F). UF 6 je chemicky velmi reaktivní, ale navzdory své korozivní povaze ve stavu par byl UF 6 široce používán v metodách difúze plynu a plynové odstředivky při separaci uranu-235 od uranu-238.
Organokovové sloučeniny jsou zajímavou a důležitou skupinou sloučenin, ve kterých jsou vazby kov-uhlík spojující kov s organickými skupinami. Uranocene je organouranium sloučenina U (C 8 H 8) 2, ve které je atom uranu sevřený mezi dvěma kruhovými organických vrstev spojených s cyclooctatetraene C 8 H 8. Jeho objev v roce 1968 otevřel novou oblast organokovové chemie.
Vlastnosti prvku
| protonové číslo | 92 |
|---|---|
| atomová hmotnost | 238,03 |
| bod tání | 1 132,3 ° C (2 070,1 ° F) |
| bod varu | 3 818 ° C (6 904 ° F) |
| specifická gravitace | 19.05 |
| oxidační stavy | +3, +4, +5, +6 |
| elektronová konfigurace plynného atomového stavu | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
