Uraan (U), perioodilise tabeli aktinoidide rea radioaktiivne keemiline element, aatomnumber 92. See on oluline tuumakütus.
aktinoidne element
rühma liikmed, sealhulgas uraan (kõige tuttavam), esinevad looduslikult, enamik on inimese loodud. Kasutatud on nii uraani kui plutooniumi
Uraan moodustab umbes kaks osa miljonist maakoorest. Mõned olulised uraan mineraalid on pigi (ebapuhas U 3 O 8), uraniniit (UO 2), karnotiit (kaaliumuraanvanadaat), autuniit (kaltsium-uraanfosfaat) ja torberniit (vask-uraanfosfaat). Need ja muud taaskasutatavad uraanimaagid kui tuumkütuse allikad sisaldavad mitu korda rohkem energiat kui kõik teadaolevad fossiilkütuste taaskasutatavad maardlad. Üks nael uraani annab energiat sama palju kui 1,4 miljonit kilogrammi (3 miljonit naela) kivisütt.
Lisateavet uraanimaagi maardlate, samuti kaevandamise, rafineerimise ja taaskasutamise meetodite kohta leiate uraani töötlemisest. Uraani tootmise võrdlevate statistiliste andmete kohta vt tabelit.
Uraan
| riik | miini tootmine 2013 (tonnides) | % maailma kaevanduste toodangust |
|---|---|---|
| * Hinnanguline. | ||
| Allikas: Maailma Tuumaühendus, maailma uraani kaevandamine (2014). | ||
| Kasahstan | 22,574 | 37,9 |
| Kanada | 9,332 | 15,6 |
| Austraalia | 6350 | 10.6 |
| Niger * | 4528 | 7.6 |
| Namiibia | 4,315 | 7.2 |
| Venemaa | 3,135 | 5.3 |
| Usbekistan * | 2400 | 4.0 |
| Ühendriigid | 1,835 | 3.1 |
| Hiina * | 1450 | 2.4 |
| Malawi | 1,132 | 1.9 |
| Ukraina | 1075 | 1.9 |
| Lõuna-Aafrika | 540 | 0,9 |
| India * | 400 | 0,7 |
| Tšehhi Vabariik | 225 | 0,4 |
| Brasiilia | 198 | 0,3 |
| Rumeenia * | 80 | 0,1 |
| Pakistan * | 41 | 0,1 |
| Saksamaa | 27 | 0,0 |
| kogu maailmas | 59,637 | 100 |
Uraan on tihe, kõva metalliline element, mis on hõbevalge värvusega. See on plastiline, tempermalmist ja on võimeline vastu võtma tugevat poleerimist. Õhk õrnalt tuhmub ja peeneks jaotatuna puruneb leekideks. See on suhteliselt kehv elektrijuht. Ehkki selle avastas (1789) saksa keemik Martin Heinrich Klaproth, kes nimetas selle tollase hiljuti avastatud planeedi Uraan järgi, isoleeris metalli ise esmakordselt (1841) prantsuse keemik Eugène-Melchior Péligot uraanitetrakloriidi (UCl 4) redutseerimisega kaalium.
Vene keemiku Dmitri Mendelejevi poolt 1869. aastal koostatud perioodilise süsteemi sõnastamine keskendus uraanile kui raskeimale keemilisele elemendile - positsioonile, mida see pidas kuni esimese transuraanielemendi neptuuniumi avastamiseni 1940. aastal. 1896 avastas prantsuse füüsik Henri Becquerel uraanist radioaktiivsuse nähtus, termin, mida esmakordselt kasutasid 1898. aastal prantsuse füüsikud Marie ja Pierre Curie. Seda omadust leiti hiljem paljudest muudest elementidest. Nüüd on teada, et uraan, mis on radioaktiivne kõigis selle isotoopides, koosneb looduslikult uraan-238 (99,27 protsenti, 4,510 000 000-aastane poolestusaeg), uraani-235 (0,72 protsenti, 713 000 000-aastane poolestusaeg) segust ja uraan-234 (0,006 protsenti, poolväärtusaeg 247 000 aastat). Need pikad poolestusajad võimaldavad Maa vanuse kindlaks teha, mõõtes plii, uraani lõpliku lagunemissaaduse koguseid teatavates uraani sisaldavates kivimites. Uraan-238 on lähteainena ja uraan-234 üks tütardest radioaktiivse uraani lagunemise sarjas; uraan-235 on aktiiniumi lagunemise seeria lähteaine. Vt ka aktinoidne element.
Uraani elementi käsitleti intensiivse uurimise ja laialdase huvi objektina pärast seda, kui saksa keemikud Otto Hahn ja Fritz Strassmann avastasid 1938. aasta lõpus tuuma lõhustumise nähtuse uraanis, mida pommitasid aeglased neutronid. Itaalia päritolu ameerika füüsik Enrico Fermi (1939. aasta alguses) pakkus, et neutronid võivad olla lõhustumissaaduste hulgas ja võivad seega lõhustumist ahelreaktsioonina jätkata. Ungari päritolu Ameerika füüsik Leo Szilard, ameerika füüsik Herbert L. Anderson, prantsuse keemik Frédéric Joliot-Curie ja nende töökaaslased kinnitasid seda ennustust (1939); hiljem uurimine näitas, et keskmiselt 2 1 / 2 neutronit per aatom eralduvad lõhustumise. Need avastused viisid esimese iseseisva tuumaahela reaktsioonini (2. detsember 1942), esimese aatomipommiproovini (16. juuli 1945), esimesena sõja käigus langenud aatomipommini (6. august 1945), esimese aatomienergiaga allveelaev (1955) ja esimene täismõõduline tuumaenergiaga generaator (1957).
Lõhustumine toimub aeglaste neutronitega suhteliselt haruldases uraan-235 isotoobis (ainus looduslikult esinev lõhustuv materjal), mis tuleb mitmesuguseks kasutamiseks eraldada rikkalikust isotoobist uraan-238. Uraan-238 muundub pärast neutronite absorbeerimist ja negatiivse beeta lagunemise tagajärjel sünteetiliseks elemendiks plutooniumiks, mis on aeglaste neutronitega lõhustuv. Looduslikku uraani saab seetõttu kasutada muunduri- ja aretajareaktorites, kus haruldane uraan-235 toetab lõhustumist ja plutoonium toodetakse samal ajal uraani-238 transmutatsiooniga. Lõhustuvat uraani-233 saab sünteesida tuumkütusena mittefissiivse tooriumisotoobi toorium-232-st, mida on looduses ohtralt. Uraan on oluline ka peamise materjalina, millest sünteetilised transuraanielemendid on valmistatud transmutatsioonireaktsioonide abil.
Uraan, mis on tugevalt elektropositiivne, reageerib veega; see lahustub hapetes, kuid mitte leelistes. Oluline oksüdatsiooniastmeteni on 4 (nagu oksiidi UO 2, tetrahalides nagu UCl 4 ja rohelised vesi- ion U 4 +) ja 6 (nagu oksiidi UO 3, heksafluoriidina UF 6 ja kollast uranüülatsetaadi ioon UO 2 2+). Vesilahus on uraan kõige stabiilsem kui uranüülioon, millel on lineaarne struktuur [O = U = O] 2+. Uraanil on ka olek +3 ja +5, kuid vastavad ioonid on ebastabiilsed. Punane U 3+ ioon oksüdeerub aeglaselt isegi vees, mis ei sisalda lahustunud hapnikku. UO 2 + iooni värvus ei ole teada, kuna see ka väga lahjendatud lahustes disproportsioneerub (UO 2 + redutseeritakse samal ajal U 4 + ja oksüdeeritakse UO 2 2+).
Uraaniühendeid on keraamika värvainetena kasutatud. Uraanheksafluoriid (UF 6) on tahke aine, mille aururõhk on ebatavaliselt kõrge (115 torri = 0,15 atm = 15 300 Pa) temperatuuril 25 ° C (77 ° F). UF 6 on keemiliselt väga reaktiivsed, kuid hoolimata oma söövitava milline aurustunud olekus UF 6 on laialt kasutatud gaasis difusioon ja gaasi-tsentrifuugi meetodeid eraldades uraan-235 uraani-238.
Metallorgaanilised ühendid on huvitav ja oluline ühendite rühm, milles on metalli-süsiniku sidemeid, mis seovad metalli orgaaniliste rühmadega. Uranocene on organouranium ühendit U (C 8 H 8) 2, kus uraani aatom on paigutatud kahe orgaanilise tsükkel kihid seotud tsüklooktatetraeen- C 8 H 8. Selle avastus 1968. aastal avas metallorgaanilise keemia uue valdkonna.
Elemendi omadused
| aatomnumber | 92 |
|---|---|
| aatommass | 238,03 |
| sulamispunkt | 1122,3 ° C (2 070,1 ° F) |
| keemispunkt | 3818 ° C (6,904 ° F) |
| erikaal | 19.05 |
| oksüdatsiooniseisundid | +3, +4, +5, +6 |
| gaasilise aatomi oleku elektronkonfiguratsioon | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
![Suurbritannia Quebeci seadus [1774]](https://images.thetopknowledge.com/img/politics-law-government/5/quebec-act-great-britain-1774.jpg "Suurbritannia Quebeci seadus [1774]")
![Juan Pablo Duarte Dominikaani [vabariigi] poliitiline juht](https://images.thetopknowledge.com/img/lifestyles-social-issues/2/juan-pablo-duarte-dominican-republic-political-leader.jpg "Juan Pablo Duarte Dominikaani [vabariigi] poliitiline juht")
