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.

Felhasznált irodalom