urán / U
Név: Az Uranus bolygóra utal
Rendszám: a
periódusos rendszer 92. eleme
(a természetben előforduló legmagasabb rendszámú
elem)
Felfedezés:
M. H. Klaproth
fedezte fel 1789-ben az uránszurokércben.
Relatív atomtömeg: 238,03
Izotópjai:
A természetes urán főleg 238-as tömegszámú izotópból
áll, mellette 0,7% 235-ös izotóp
fordul elő, mely hasadóképes.
Mesterséges izotópjai
közül a 233-as tömegszámú tóriumból keletkezik,
neutronok hatására,
ez is hasadóképes.
A természetes urán gyengén radioaktív,
alfa-sugárzó felezési
ideje 4600 millió év.
Elektronkonfiguráció: [Rn](5f)3(6d)1(7s)2
Előfordulás:
Nagyon sok ásványát
ismerjük.
Legfontosabb közülük az uránszurokérc (uraninit), (UO2), másik
fontos ásványa a karnotit
[K(UO2)VO4 . 1 1/2 H2O].
A lantanida ásványok
legtöbbször urán tartalmúak.
Előállítása:
A második világháború előtt az uránszurokérceket elsősorban
rádiumtermelés céljából dolgozták fel,
ma az urán értéke sokkal nagyobb.
A dúsított ércet kénsavval
vagy salétromsavval
feloldják, az urán-nitrát oldatból hidrogén-peroxiddal
leválasztják az uránium-peroxidot,
ezt ismét salétromsavban
oldják, és az oldatból éterrel
kivonják a nitrátot, amely így megtisztul. Ezután vizes oldatából ammóniával
ammónium-diuranátot állítanak elő. Az oldószeres kivonásra tributil-foszfát
petróleumos oldatát
használják. Az ammónium-diuranátból izzítással U3O8-at
állítanak elő, amelyet urán-tetrafluoriddá alakítanak át és zárt csőben
magnéziummal vagy kalciummal
fémmé redukálnak. Úgynevezett dúsított uránt, vagyis nagyobb mennyiségű
U235 izotópot tartalmazó
fémet az illó urán-hexafluorid
termodiffúziós szeparációjával állítják elő hatalmas diffúziós telepeken. (A
képen a dúsító üzem urán-hexafluorid tartályai láthatók.)
Fizikai tulajdonságok:
Ezüstfehér, nagy sűrűségű
(19,05 g/cm3) fém.
Olvadáspontja 1132°C.
Közönséges hőmérsékleten és egészen 668 °C-ig rombos, magasabb hőmérsékleten
négyzetes, majd köbös lapcentrált lesz.
Kémiai tulajdonságok:
Erősen aktív.
Hidrogénnel 250 °C-on UH3
összetételű hidridet
alkot.
Halogének megtámadják.
Oxigén közönséges hőmérsékleten
csak felületileg hat rá, de magasabb hőmérsékleten
elég benne.
Kéngőzben és szeléngőzben
hevítve is elég.
Nitrogénben hevítve nitrideket, foszforgőzzel
foszfidokat alkot.
Szénnel, sziliciummal
és bórral egyesül.
Forró víz lassan dioxiddá alakítja, hidrogén-fluorid pedig tetrafluoriddá.
Más halogénhidridek
gáza is megtámadja.
Ammóniában hevítve
nitriddé alakúl.
Savakban oldódik, kénsav
csak tömény állapotban támadja meg.
Alkálilúgok nem hatnak
rá, de hidrogén-peroxid jelenlétében oldják.
Vegyületeiben legtöbbször
hat vagy négy vegyértékű;
ezek sárga vagy zöld színűek, ha ionrácsot
alkotnak.
Az UO22+ összetett kation
is gyakori.
Felhasználás:
Az uránvegyületeket
valaha sárga üvegfestékként
alkalmazták, ma már csaknem kizárólag nukleáris energiaforrásként használják
atomreaktorokban.
(A képen atomerőművi fűtőanyag pasztilla.)
Az U[238] hasadóképes plutóniummá alakítható
a következő reakciók során: U[238](n, gamma) --> U[239] --(béta)--> Np[239]
--(béta)--> Pu[239].
Az U[235] még fontosabb, mivel lassú neutronokkal
hasadóképes.
A természetes urán, ha néhány százaléknyira feldúsítják az U[235] tartalmát,
atomerőművekben
használható elektromosáram termelésére.
A természetes tórium maga nem hasadóképes,
de neutronokkal besugározva
a következő folyamatban hasadóképes U[233] izotóppá alakítható: Th[232](n, gamma)-->
Th[233] --(beta)--> Pa[233] --(beta)--> U[233].
Egy kilogramm urán teljes hasadása során 3000 tonna szén elégetésével
egyenértékű energiát termel.
A tiszta urán fémet céltárgyként használva nagy energiájú röntgen-sugár
forrás.
Az urán-acetátot az analitikai kémiában használják.
Biológia:
Az urán és vegyületei
egyaránt erősen mérgezőek, vegyi és radiológiai szempontból egyaránt.
Vegyi mérgező hatása miatt a megengedett maximális mennyiség levegőben 0,2 mg/m3
(napi 8, heti 40 óra átlagában).
Radioaktivitás szempontjából, oldható vegyületeinek
maximális testbe jutó sugár dózisa 0.2 micro-curie.
A talajban lévő uránvegyületek
a bomlásuk során keletkező radioaktív
radongáz miatt veszényesek bizonyos területeken.