Urán

Azurán(latinul:uranium;vegyjel:U,nyelvújításkori magyar nevén:sárgany) azaktinoidákcsoportjába tartozó nehéz, ezüstfehér,fémes,radioaktív,nagy sűrűségűkémiai elem,aperiódusos rendszer92. tagja.

92 protaktínium←urán→neptúnium Nd ↑ U ↓ (Uqb) 92 U Periódusos rendszer
Általános
Név,vegyjel,rendszám	urán, U, 92
Latin megnevezés	uranium
Elemi sorozat	aktinoidák
Csoport,periódus,mező	aktinoidák,7,f
Megjelenés	ezüstszürke fémes
Atomtömeg	238,02891(3)g/mol
Elektronszerkezet	[Rn] 5f36d17s2
Elektronokhéjanként	2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Fizikai tulajdonságok
Halmazállapot	szilárd
Sűrűség(szobahőm.)	19,1 g/cm³
Sűrűség(folyadék) azo.p.-on	17,3 g/cm³
Olvadáspont	1405,3K (1132,2 °C,2070 °F)
Forráspont	4404K (4131 °C,7468 °F)
Olvadáshő$\Delta _{fus}{H}^{\ominus }$	9,14kJ/mol
Párolgáshő$\Delta _{vap}{H}^{\ominus }$	417,1kJ/mol
Molárishőkapacitás	(25 °C) 27,665 J/(mol·K)
Gőznyomás P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k T/K 2325 2564 2859 3234 3727 4402
Atomi tulajdonságok
Kristályszerkezet	rombos
Oxidációs szám	4, 6 (gyengén bázikus oxid)
Elektronegativitás	1,38 (Pauling-skála)
Ionizációs energia	1.: 597,6kJ/mol
	2.: 1420 kJ/mol
Atomsugár	175pm
Van der Waals-sugár	186pm
Egyebek
Mágnesség	paramágneses
Elektromos ellenállás	(0 °C) 0,280 µΩ·m
Hővezetési tényező	(300 K) 27,5W/(m·K)
Hőtágulási együttható	(25 °C) 13,9 µm/(m·K)
Hangsebesség(vékony rúd)	(20 °C) 3155m/s
Young-modulus	208 GPa
Nyírási modulus	111 GPa
Kompressziós modulus	100 GPa
Poisson-tényező	0,23
Mohs-keménység	6,0
Vickers-keménység	1960 MPa
Brinell-keménység	2400 HB
CAS-szám	7440-61-1
Fontosabb izotópok
Fő cikk:Az urán izotópjai izotóp természetes előfordulás felezési idő bomlás mód energia(MeV) termék 232U mest. 68,9 y α&SF 5,414 228Th 233U mest. 1,592e5 y SF & α 4,909 229Th 234U 0,005% 2,455e5y SF & α 4,859 230Th 235U 0,720% 7,038 E8 y SF & α 4,679 231Th 236U mest. 2,342 E7 y SF & α 4,572 232Th 238U 99,275% 4,468 E9 y SF & α 4,270 234Th
Hivatkozások

Története

Az urán használata a természetes oxid formájában egészen79-ig nyúlik vissza, amikor is sárga színezőanyagként használták kerámiák zománcának készítésénél (Olaszországban,Nápolymellett találtak ilyen kerámiadarabokat). Az újbóli felfedezésekor a 19. század elején az egyetlen ismert uránlelőhely Csehországban volt,Joachimsthalban.

Az elem felfedezését a német kémikusnak,Martin Heinrich Klaprothnaktulajdonítják, aki1789-ben fedezte fel egyszurokércnevű kőzetben. Az elem a nevét az Uránusz bolygóról kapta, amit 8 évvel korábbanWilliam Herschelfedezett fel. Fémként először1841-benEugene-Melchior Peligotkülönítette el.1850-ben használták először kereskedelmi forgalomban, méghozzá az üveggyártásban. Az első ilyen vállalat a Lloyd & Summerfield volt Birminghamben. Az urán radioaktív jellegét először 1906-ban észlelték.

A II. világháború idején a szövetségesek hatalmas uránfelvásárlásba kezdtek, annak ellenére, hogy az urándúsítás rendkívül drága volt. Az uránt, amit főkéntKongóbólszereztek be, felhasználták a „Little Boy”nevűatombombaépítéséhez, amit végülHirosimáradobtak le1945.augusztus 6-án.A többi atombomba hasadóanyagaplutóniumvolt, aminek az előállításához szintén uránra van szükség. Kezdetben úgy vélték, hogy az urán a Földön nagyon ritka, ezért az atomhatalom teljes megszerzéséhez elegendő az ismert készletek felvásárlása, azonban még abban az évtizedben felfedeztek újabb lelőhelyeket.

AManhattan Projectidején a dúsított uránra az „oralloy”,míg a természetes uránra a „tuballoy”kifejezést használták, főként nemzetbiztonsági okok miatt. Ritkábban a 25 megnevezést használták a projekt tudósai az U-235 megnevezésére.

Előfordulása

Az uránnak atermészetbena 234-es, 235-ös és 238-as tömegszámúizotópjaifordulnak elő. Mindegyik előfordulásnál döntően 238-as izotóp található, kis mennyiségben (0,72%) 235-ös, és nagyon kis mennyiségben 234-es izotóp, a pontos arányokat ld. a táblázatban. A jelenlegi atomerőművek szempontjából a ritkább 235-ös izotóp hasznosítható, a kis előfordulási arány miatt dúsítani kell (jellemzően néhányszoros koncentrációra).

A Föld keletkezésekor a 238-as izotóp kétszeres, a 235-ös mintegy százszoros mennyiségben fordult elő, így arányuk kiegyenlítettebb volt.

Az urán elszórtan az egészföldkéregbenmegtalálható. Átlagos koncentrációja 3-5 gramm/tonna (3-5 ppm). A földkéreg urántartalma - 25 km mélységig számolva - 100 milliárd tonnára becsülhető, míg az óceánoké 10 millió tonnára. Gyakorlatilag sokkal kisebb mennyiség használható: csak azok az előfordulások, ahol az urán koncentrációja három nagyságrenddel magasabb. A talajok urántartalma 0,7-11 ppm között alakul (foszfor-műtrágya használatakor előfordul 15 ppm is). Egyes baktériumfajok testükben felhalmozzák az uránt, annak koncentrációja 300-szor magasabb lehet a környezeténél.

Legfontosabb érce az urán-szurokérc, amely jellemzően 0,5-0,8% (5-8 ezer ppm) uránt tartalmaz. Bányásznak 0,1-0,25% urántartalmú ércet, és előfordul (Kanadában) több tíz százalék urántartalmú érc is, amit meddővel keverve bányásznak ki. A Föld uránkészletének 40%-a Ausztráliában található.

Készletei

A gazdaságosan kitermelhető uránérc legnagyobb ismert készleteivel Ausztrália rendelkezik, 1,7 millió tonnát birtokol, az ismert tartalék 28 százalékát. Az ausztráliaiOlympic Dambánya a világ legnagyobb uránlelőhelye.

2023-as adatok szerint a legnagyobb uránérc-készletekkel rendelkező országok:

• Ausztrália – 1,7 millió tonna
• Kazahsztán – 815 ezer tonna
• Kanada – 589 ezer tonna
• Oroszország – 481 ezer tonna
• Namíbia – 470 ezer tonna
• Dél-Afrika – 321 ezer tonna
• Brazília – 311 ezer tonna
• Niger – 277 ezer tonna
• Kína – 224 ezer tonna
• Mongólia – 145 ezer tonna
• Üzbegisztán – 131 ezer tonna
• Ukrajna – 107 ezer tonna

Kitermelése

A becslések szerint a világon 35 millió tonna uránérc termelhető ki, ebből műrevaló (gazdaságosan kitermelhető) mennyiség 5 millió tonna uránérc (ez a piaci ártól is függ). Az elmúlt években az árak erősen emelkedtek. A dúsított urán ára 2007-ben elérte a 130 USD/kg-ot (urán-hexafluoridra számolva).

Országonként

2011-ben 20 országban bányásztak uránt. Ekkor a legnagyobb termelő Kazahsztán a világtermelés 35,6%-ával és Kanada 16,7%-kal. Nagyobb termelők még: Ausztrália (11%), Niger (8%), Namíbia (6%), Oroszország (5,5%), Üzbegisztán (5,5%).

2017-benː

No.	ország	kitermelés (tonna) (2017)	a világtermelés százaléka (2017)
–	világ	59,462	100
1	Kazahsztán	23,321	39.2
2	Kanada	13,116	22.1
3	Ausztrália	5,882	9.9
4	Namíbia	4,224	7.1
5	Niger	3,449	5.8
6	Oroszország	2,917	4.9
7	Üzbegisztán	2,404	4.0
8	Kína	1,885	3.2
9	Egyesült Államok	940	1.6
10	Ukrajna	550	0.9
11	India	421	0.7
12	Dél-afrikai Köztársaság	308	0.5

Felhasználása

Azatomerőművekbennem színtiszta fém-uránt, hanem 1,2–2,4 és 3,6% U235-re dúsítotturán-dioxidtartalmú pasztillákat használnak, amelyeket hosszú, vékony üzemanyagpálcákban halmoznak fel. Az üzemanyag-pálcákat csoportokba kötegelik, és megfelelő alakzatban (a hőátadás és neutronelnyelés végett) elhelyezik aatomreaktorban.

Radioizotópos termoelektromos generátorokfűtőelemként is használják számos esetben, például a Naprendszer külső részeit kutató űrszondákban (Voyager1-2,Pioneer–10,New Horizons).

Nukleáris fegyverekgyártásához is felhasználhatják.

Nagy sűrűsége miatt feltehetőleg már a második világháborúban is használták páncéltörő lövedékek gyártásához,a korszerű lövedékek ún.szegényített uránbólkészülnek.

Élettani tulajdonságai

Kémiai hatását tekintve maga a fém és vegyületei egyaránt súlyosan mérgező anyagok.

Kémiai tulajdonságai, vegyületei

Az urán a vegyületeiben különbözőoxidációs számúlehet, de csak azok a vegyületei stabilak, amelyekben oxidációs száma +4 vagy +6. Levegőn hevítve triurán-oktaoxiddá (urán(IV, VI)-oxid, U₃O₈)égel.Standardpotenciáljanegatívabb, mint ahidrogéné,ezért savakban hidrogénfejlődés közben oldódik. Legrégebben ismert és legfontosabbásványaazuránszurokérc.Illékonysavakurán(IV)sóinakhevítésekor urán(IV)-oxid keletkezik. Az urán(IV)-oxidamfotervegyület.

Izotópjai

Lásd aElőfordulásaés aFelhasználásarészt.

Források

• https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/introduction/what-is-uranium-how-does-it-work.aspx
• http:// jm.bme.hu/archiv/aktual/uranhatasai.html
• https:// eia.gov/energyexplained/nuclear/where-our-uranium-comes-from.php

További információk

• a magyar Wikipédia uránt tartalmazó vegyületeinek listájakülső keresővel