Uranisk kjemisk element

Uran (U), radioaktivt kjemisk element i actinoid-serien i det periodiske systemet, atomnummer 92. Det er et viktig kjernebrensel.

actinoid element

medlemmer av gruppen, inkludert uran (de mest kjente), forekommer naturlig, de fleste er menneskeskapte. Både uran og plutonium har blitt brukt

Uran utgjør omtrent to deler per million av jordskorpen. Noen viktige uranmineraler er pitchblende (uren U ₃ O ₈), uraninitt (UO ₂), karnotitt (et kaliumuran-vanadat), autunitt (et kalsiumuranfosfat) og torbernitt (et kobberuranfosfat). Disse og andre utvinnbare uranmalm inneholder kilder til kjernebrensel mange ganger mer energi enn alle kjente utvinnbare forekomster av fossilt brensel. Ett kilo uran gir like mye energi som 1,4 millioner kilo kull.

For ytterligere informasjon om uranmalmforekomster, samt dekning av gruvedrift, raffinering og utvinningsteknikker, se uranbehandling. For sammenlignende statistiske data om uranproduksjon, se tabell.

uran

land	gruveproduksjon 2013 (metriske tonn)	% av verdens gruveproduksjon
*Anslag.
Kilde: World Nuclear Association, World Uranium Mining Production (2014).
Kasakhstan	22574	37.9
Canada	9332	15.6
Australia	6350	10.6
Niger *	4528	7.6
Namibia	4315	7.2
Russland	3135	5.3
Usbekistan *	2400	4.0
forente stater	1835	3.1
Kina*	1450	2.4
Malawi	1132	1.9
Ukraina	1075	1.9
Sør-Afrika	540	0.9
India *	400	0.7
Tsjekkisk Republikk	225	0.4
Brasil	198	0.3
Romania *	80	0.1
Pakistan *	41	0.1
Tyskland	27	0.0
verdens totalt	59637	100

Uran er et tett, hardt metallisk element som er sølvfarget i fargen. Den er smidig, formbar og i stand til å ta en høy polish. I lufta pletter metallet, og når det er finfordelt brytes det i flammer. Det er en relativt dårlig leder av elektrisitet. Selv om den ble oppdaget (1789) av den tyske kjemikeren Martin Heinrich Klaproth, som oppkalte den etter den da nylig oppdagede planeten Uranus, ble selve metallet først isolert (1841) av den franske kjemikeren Eugène-Melchior Péligot ved reduksjon av urantetraklorid (UCl ₄) med kalium.

Formuleringen av det periodiske systemet av den russiske kjemikeren Dmitrij Mendelejev i 1869 fokuserte oppmerksomheten på uran som det tyngste kjemiske elementet, en stilling som den inneholdt frem til oppdagelsen av det første transuraniumelementet neptunium i 1940. I 1896 oppdaget den franske fysikeren Henri Becquerel i uran. fenomenet radioaktivitet, et begrep som ble brukt første gang i 1898 av de franske fysikerne Marie og Pierre Curie. Denne egenskapen ble senere funnet i mange andre elementer. Det er nå kjent at uran, radioaktivt i alle isotoper, består naturlig av en blanding av uran-238 (99,27 prosent, 4,510 000 000 års halveringstid), uran-235 (0,72 prosent, 713 000 000 års halveringstid), og uran-234 (0,006 prosent, 247 000 års halveringstid). Disse lange halveringstidene gjør bestemmelser av jordas alder mulig ved å måle mengden bly, urans endelige forfallsprodukt, i visse uranholdige bergarter. Uran-238 er foreldrene og uran-234 en av døtrene i den radioaktive uranforfallsserien; uranium-235 er overordnet til serien med actinium-forfall. Se også actinoid element.

Elementet uran ble gjenstand for intens studie og bred interesse etter at de tyske kjemikerne Otto Hahn og Fritz Strassmann på slutten av 1938 oppdaget fenomenet kjernefysisk fisjon i uran bombardert av langsomme nøytroner. Den italienske fødte amerikanske fysikeren Enrico Fermi antydet (begynnelsen av 1939) at nøytroner kan være blant fisjoneringsproduktene og dermed kunne fortsette fisjonen som en kjedereaksjon. Den ungarskfødte amerikanske fysikeren Leo Szilard, den amerikanske fysikeren Herbert L. Anderson, den franske kjemikeren Frédéric Joliot-Curie, og deres kolleger bekreftet (1939) denne spådommen; senere undersøkelse viste at et gjennomsnitt på 2 ^{Anmeldelse for 1.} / _2- nøytroner pr atom frigjøres under fisjonen. Disse funnene førte til den første selvopprettholdende atomkjedereaksjonen (2. desember 1942), den første atombomben-testen (16. juli 1945), den første atombomben falt i krigføring (6. august 1945), den første atomdrevne ubåt (1955), og den første fullskala kjernefysiske elektriske generatoren (1957).

Fisjon oppstår med langsomme nøytroner i det relativt sjeldne isotopen uran-235 (det eneste naturlig forekommende spaltbare materialet), som må skilles fra det rikelig isotopen uran-238 for sine forskjellige bruksområder. Uranium-238 blir imidlertid overført etter å ha absorbert nøytroner og gjennomgått negativt beta-forfall til det syntetiske elementet plutonium, som er spaltet med langsomme nøytroner. Naturlig uran kan derfor brukes i omformer- og oppdretterreaktorer, hvor fisjon opprettholdes av det sjeldne uran-235 og plutonium produseres samtidig ved transmutasjon av uran-238. Fissilt uran-233 kan syntetiseres for bruk som et kjernefysisk brensel fra den ikke-fissile thorium-isotop Thorium-232, som er rikelig i naturen. Uran er også viktig som det primære materialet som de syntetiske transuranelementene er fremstilt fra ved transmutasjonsreaksjoner.

Uran, som er sterkt elektropositivt, reagerer med vann; den løses opp i syrer, men ikke i alkalier. De viktige oksidasjonstilstander er 4 (som i oksydet UO ₂, tetrahalogenider såsom UCL ₄, og den grønne vandige ion U ⁴ ⁺) og 6 (som i oksydet UO ₃, den heksafluorid UF ₆, og den gule uranyl ion UO ₂ ²⁺). I en vandig løsning er uran mest stabilt som uranylionet, som har en lineær struktur [O = U = O] ²⁺. Uran har også status +3 og +5, men de respektive ionene er ustabile. Det røde U ³⁺ -ionet oksiderer sakte selv i vann som ikke inneholder oppløst oksygen. Fargen på UO ₂ ⁺ ionet er ukjent fordi den gjennomgår disproporsjonering (UO ₂ ⁺ blir samtidig redusert til U ⁴ ⁺ og oksyderes til UO ₂ ²⁺), selv i meget fortynnede løsninger.

Uranforbindelser har blitt brukt som fargestoffer for keramikk. Uranheksafluorid (UF ₆) er et fast stoff med et uvanlig høyt damptrykk (115 torr = 0,15 atm = 15,300 Pa) ved 25 ° C. UF ₆ er kjemisk veldig reaktiv, men til tross for sin korrosive natur i damptilstand, har UF ₆ blitt mye brukt i gassdiffusjons- og gassentrifuge-metodene for å skille uran-235 fra uran-238.

Organometalliske forbindelser er en interessant og viktig gruppe forbindelser der det er metall-karbonbindinger som binder et metall til organiske grupper. Uranocene er en organouranforbindelse U (C ₈ H ₈) ₂, der et uranatom er klemt mellom to organiske ringlag relatert til cyclooctatetraene C ₈ H ₈. Funnet i 1968 åpnet et nytt område av organometallisk kjemi.

Elementegenskaper

atomnummer	92
atomvekt	238,03
smeltepunkt	1132,3 ° C (2,070,1 ° F)
kokepunkt	3.818 ° C (6904 ° F)
spesifikk tyngdekraft	19.05
oksidasjonstilstander	+3, +4, +5, +6
elektronkonfigurasjon av gassformet atomtilstand	[Rn] 5f ³ 6d ¹ 7s ²