Uran (U)

Uran w układzie okresowym

Pierwiastek leży w siódmym okresie, czyli w siódmym poziomym rzędzie tablicy — to oznacza, że jego elektrony rozmieszczone są na 7 powłokach. Należy do aktynowce, dla których nie podaje się numeru grupy. W temperaturze pokojowej Uran jest ciałem stałym (topnieje w 1132,2 °C, wrze w 4131 °C).

Uran — co to za pierwiastek

Paliwo elektrowni jądrowych i zielona poświata zabytkowego szkła uranowego.

Właściwości pierwiastka Uran

Czysty uran to srebrzystoszary, dość miękki i kowalny metal, który na powietrzu szybko ciemnieje, pokrywając się warstwą tlenku. Jest wyjątkowo ciężki: jego gęstość wynosi 19,1 grama na centymetr sześcienny, czyli prawie tyle co złota i niemal dwa razy więcej niż ołowiu. Topi się w 1132,2 °C, a wrze dopiero w 4131 stopniach. Reaguje z wodą i z kwasami, a rozdrobniony na pył potrafi zapalić się w powietrzu samorzutnie. W związkach występuje najczęściej na stopniach utlenienia plus cztery i plus sześć; charakterystyczne dla wyższego z nich są sole z żółtym jonem uranylowym. Wszystkie izotopy uranu są promieniotwórcze i wysyłają cząstki alfa, choć rozpadają się bardzo powoli. Uran jest groźny podwójnie: jako źródło promieniowania i jako trucizna chemiczna uszkadzająca nerki.

Zastosowanie pierwiastka Uran

Uran jest przede wszystkim paliwem elektrowni jądrowych. W naturalnej rudzie zdecydowanie przeważa uran-238, a rozszczepialnego uranu-235 jest w niej niecały procent, dlatego surowiec trzeba wzbogacić, czyli podnieść udział lżejszego izotopu. Z tak przygotowanego materiału wypala się pastylki dwutlenku uranu, zamyka je w szczelnych metalowych koszulkach i składa w pręty paliwowe, które pracują w reaktorze przez kilka lat. Uran zubożony, czyli to, co zostaje po wzbogacaniu, wykorzystuje się tam, gdzie liczy się duża masa w małej objętości: jako przeciwwagi w maszynach i statkach powietrznych, jako osłony pojemników transportowych na źródła promieniowania oraz jako materiał na pociski przeciwpancerne. Związki uranu barwiły dawniej szkło i glazury ceramiczne na żółto i zielonkawo, a takie szkło uranowe wciąż bywa zbierane przez kolekcjonerów. W geologii uran służy do datowania skał: znając tempo jego rozpadu i ilość powstałego z niego ołowiu, można obliczyć wiek próbki, a tą metodą wyznaczono wiek najstarszych minerałów Ziemi. Rozpad uranu w głębi planety jest też jednym z głównych źródeł ciepła, które napędza ruch płyt kontynentalnych i wulkanizm.

Uran — najważniejsze związki chemiczne

Dwutlenek uranu, UO₂, to czarny proszek spiekany w pastylki paliwowe i najważniejszy związek tego pierwiastka w energetyce. Tlenek U₃O₈ jest postacią, w jakiej sprzedaje się koncentrat rudy, nazywany od barwy żółtym plackiem. Sześciofluorek uranu, UF₆, jako jedyny łatwo przechodzi w gaz, dlatego to on krąży w wirówkach podczas wzbogacania izotopowego. Azotan uranylu, UO₂(NO₃)2, dobrze rozpuszcza się w wodzie i służy do oczyszczania uranu metodami chemicznymi. Uraniany, na przykład diuranian sodu, barwiły szkło i szkliwa ceramiczne na żółto. W przyrodzie uran występuje głównie jako uraninit, czyli mineralna postać tlenku, znany dawniej pod nazwą blendy smolistej.

Uran — gdzie go spotykasz

• elektrownie jądrowe
• szkło uranowe
• datowanie skał

Uran w szkole — co trzeba wiedzieć

W szkole podstawowej uran pojawia się przy okazji promieniotwórczości i energetyki jądrowej, w liceum dochodzi do tego budowa jądra i pojęcie izotopu. Zapamiętaj liczbę atomową 92: to najcięższy pierwiastek występujący w przyrodzie w większych ilościach. Najczęstsza pomyłka dotyczy izotopów. Uran-235 i uran-238 to ten sam pierwiastek, oba mają po 92 protony i różnią się tylko liczbą neutronów, a rozszczepieniu ulega ten rzadszy, uran-235. Druga pomyłka to zrównywanie reaktora z bombą, tymczasem w elektrowni paliwo jest zbyt słabo wzbogacone, żeby wybuchnąć. Trzecia to przekonanie, że coś promieniotwórczego musi świecić albo być gorące, a promieniowania nie widać i nie czuć. Dla rodzica pomocna wskazówka: nazwy uran, neptun i pluton idą w tablicy w tej samej kolejności co planety, więc łatwo je zapamiętać razem. I uwaga na koniec: uran jest jednocześnie promieniotwórczy i trujący dla nerek, więc próbek rud czy szkła uranowego nie wolno szlifować ani rozdrabniać.

Uran — historia odkrycia

Uran wyodrębnił w 1789 roku niemiecki chemik Martin Heinrich Klaproth, badając czarną rudę zwaną blendą smolistą, wydobywaną w kopalniach czeskiego Jachymowa. Nazwę wziął od planety Uran, odkrytej kilka lat wcześniej i wtedy jeszcze świeżej sensacji. To, co Klaproth uznał za metal, było w rzeczywistości tlenkiem; czysty uran udało się otrzymać dopiero kilkadziesiąt lat później. Przełom przyszedł pod koniec dziewiętnastego wieku, gdy Henri Becquerel zauważył, że sole uranu zaciemniają zawiniętą kliszę fotograficzną bez udziału światła, i tak odkryto promieniotwórczość. Kolejny przełom nastąpił pod koniec lat trzydziestych dwudziestego wieku, kiedy wykazano, że jądro uranu bombardowane neutronami rozpada się na lżejsze jądra, uwalniając energię.

Uran — skąd wzięła się nazwa

od planety Uran

Uran — izotopy

uran-238 (99,3%), uran-235 rozszczepialny

Uran — bezpieczeństwo

Promieniotwórczy i toksyczny dla nerek.

Ciekawostki o pierwiastku Uran

• Zielona poświata zabytkowego szkła to uran pod lampą UV.
• W złożu Oklo w Gabonie geolodzy znaleźli ślady naturalnych reaktorów jądrowych. W odległej przeszłości geologicznej reakcja łańcuchowa uruchamiała się tam sama, a rolę spowalniacza neutronów pełniła woda gruntowa.
• Uran zubożony jest tak gęsty, że robi się z niego przeciwwagi w maszynach i osłony pojemników na źródła promieniowania. Ten sam metal, który sam promieniuje, dobrze ekranuje promieniowanie z zewnątrz.
• Sporą część ciepła wnętrza Ziemi daje rozpad uranu, toru i potasu rozproszonych w skałach. To ciepło napędza ruch płyt i wulkanizm.

Najczęstsze pytania o pierwiastek Uran