Uranium mineral
Ουράνιο ορυκτό
Το ουράνιο είναι χημικό στοιχείο στη σειρά των ακτινίδων, με ατομικό αριθμό 92 και ατομικό βάρος 238,02891 g/mol. Έχει θερμοκρασία τήξης 1405.3 K (1132,2 C°). Το ουράνιο είναι βαρύ, αργυρόλευκο, τοξικό, με μεταλλική λάμψη. Είναι ραδιενεργό και αναφλέγεται εύκολα σε λεπτό διαμερισμό. Το ισότοπό του 235U χρησιμοποιείται ως "καύσιμο" σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και ως σχάσιμο υλικό σε πυρηνικά όπλα. Το απεμπλουτισμένο ουράνιο χρησιμοποιείται σε εμπρηστικά βλήματα. Το ουράνιο βρίσκεται συνήθως σε μικρές ποσότητες στα πετρώματα, στο χώμα, στο νερό, και σε ίχνη στα φυτά και στα ζώα (συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου).
Ιστορία
Ανακαλύφθηκε από τον Μάρτιν Χάιπριτς Κλαπρότ (1789)
Πρώτη Απομόνωση από τον Γιουζίν-Πελκιό Πελιγκό
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο Ουράνιο (U)
Ατομικός αριθμός (Ζ) 92
Κατηγορία μέταλλα, Ακτινίδες
Σχετική ατομική
μάζα (Ar) 238.02891(3)
Ηλεκτρονική
διαμόρφωση [Rn] 5f3 6d1 7s2
2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Electron shell 092 Uranium - no label.svg
Αριθμός CAS 7440-61-1
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα 156 pm
Ομοιοπολική ακτίνα 196±7 pm
Ακτίνα van der Waals 186 pm
Ηλεκτραρνητικότητα 1.38 (Κλίμακα Pauling)
Κυριότεροι αριθμοί
οξείδωσης 6, 5, 4, 3, 2, 1
Ενέργειες ιονισμού 1η: 597.6 kJ/mol
2η: 1420 kJ/mol
Φυσικά χαρακτηριστικά
Κρυσταλλικό πλέγμα ορθορομβικό Orthorhombic.svg
Σημείο τήξης 1405,3 K, 1132,2 °C, 2070 °F
Σημείο βρασμού 4404 K, 4131 °C, 7468 °F
Πυκνότητα 19.1 g/cm3 (20°C)
Ενθαλπία τήξης 9,14 kJ/mol
Ενθαλπία εξάτμισης 417.1 kJ/mol
Ειδική θερμοχωρητικότητα 27,665 J/mol/°C
Μαγνητική συμπεριφορά παραμαγνητικό
Ειδική ηλεκτρική
αντίσταση (0 °C) 0.280 µΩ·m
Ειδική θερμική
αγωγιμότητα 27.5 W/m/°C
Μέτρο ελαστικότητας
(Young's modulus) 208 GPa
Μέτρο διάτμησης
(Shear modulus) 111 GPa
Μέτρο ελαστικότητας όγκου
(Bulk modulus) 100 GPa
Λόγος Poison 0,23
Ταχύτητα του ήχου (λεπτή βέργα) (20 °C) 3155 m/s
Επικινδυνότητα
ΕρεθιστικόΤοξικόΡαδιενεργό
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά.
Ιστορικό και ονομασία
Το ουράνιο ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό χημικό Μάρτιν Χάινριχ Κλάπροτ το 1789 στο ορυκτό πισσουρανίτη. Συγκεκριμένα, ο Κλάπροτ πέτυχε την καθίζηση μιας κίτρινης ουσίας (μάλλον διουρανικού νατρίου) διαλύοντας τον πισσουρανίτη σε νιτρικό οξύ και μετά εξουδετερώνοντας το διάλυμα με υδροξείδιο του νατρίου. Συμπέρανε ότι η κίτρινη ουσία ήταν το οξείδιο ενός άγνωστου ακόμα στοιχείου της ύλης και τη θέρμανε με κάρβουνο παρασκευάζοντας έτσι μια μαύρη σκόνη που πίστεψε πως ήταν το νέο στοιχείο (στην πραγματικότητα ήταν ένα οξείδιο του ουρανίου). Ονόμασε το νέο στοιχείο «ουράνιο» εμπνευσμένος από την ανακάλυψη του πλανήτη Uranus οκτώ χρόνια νωρίτερα από τον Χερσελ.
Η απομόνωση επιτεύχθηκε το 1841 από τον Peligot, ο οποίος πέτυχε να αναγάγει το ουράνιο από το άνυδρο χλωρίδιό του χρησιμοποιώντας κάλιο.
Προέλευση
Απαντάται ως συστατικό πετρωμάτων, ανευρίσκεται στο νερό θαλασσών και λιμνών και σε ίχνη στους ζωντανούς οργανισμούς. Κυριότερα ορυκτά του είναι ο πισσουρανίτης (UO2), o ωτουνίτης (Ca(UO2)2(PO4)2 . 10H2O) και ο καρνοτίτης (K2(UO2)2(VO4)2.1-3H2O).
Παρασκευές
Το ουράνιο μπορεί να απομονωθεί από τα ορυκτά του αλλά και από άλλες φυσικές πηγές, όπως ο λιγνίτης ή η μοναζιτική άμμος. Παρασκευάζεται από τις ενώσεις του με αλογόνα με αναγωγή με αλκάλια ή αλκαλικές γαίες, αργίλιο ή και άνθρακα. Μπορεί, επίσης, να παρασκευασθεί με ηλεκτρόλυση φθοριούχων ενώσεών του όταν αυτές προστεθούν σε τήγμα μίγματος χλωριούχου νατρίου και χλωριούχου ασβεστίου. Υψηλής καθαρότητας ουράνιο λαμβάνεται με αναγωγή αλογονιδίων του από διάπυρο σύρμα.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες
Είναι βαρύ, αργυρόλευκο μέταλλο με ισχυρή λάμψη και ελάχιστα λιγότερο σκληρό από το χάλυβα. Σε λεπτό διαμερισμό αυταναφλέγεται στον αέρα, δημιουργώντας κινδύνους πυρκαϊάς. Η ιδιότητά του αυτή το κάνει κατάλληλο για χρήση σε εμπρηστικές βόμβες. Σε θερμοκρασία δωματίου επικαλύπτεται από λεπτότατο στρώμα οξειδίου του, το οποίο το προστατεύει από περαιτέρω οξείδωσή του. Προσβάλλεται από το νερό μόνον όταν είναι σε πολύ λεπτό διαμερισμό. Τα οξέα προσβάλλουν, επίσης, το ουράνιο, όχι όμως και τα καυστικά αλκάλια.
Το ουράνιο είναι ραδιενεργό στοιχείο, που σημαίνει ότι ο πυρήνας του ατόμου του είναι ασταθής και διασπάται αυθόρμητα. Το φυσικό ουράνιο είναι μίγμα τριών κυρίως ισοτόπων του: 238U (~99,2%), 235U (~0,75%) και 234U (~0,05%) (και τα τρία είναι ραδιενεργά). Στη διάσπαση πυρήνων ουρανίου και θορίου αποδίδεται, κατά μία θεωρία, η θερμότητα του γήινου πυρήνα.
Χρήσεις
Χρησιμοποιείται δευτερευόντως στην κατασκευή ειδικών τύπων γυαλιού. Κύρια χρήση του είναι η ελεγχόμενη διάσπασή του 235U σε εργοστάσια παραγωγής ενέργειας (γι' αυτό και αποκαλείται "καύσιμο", χωρίς, φυσικά, να καίγεται) σε ειδικές εγκαταστάσεις, τους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Σε μη ελεγχόμενη διάσπαση (ελεύθερη διάσπαση) απελευθερώνει πολύ μεγάλα ποσά ενέργειας σε πολύ μικρό χρόνο και χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή της ατομικής βόμβας ουρανίου. Χρησιμοποιείται, επίσης, σε λεπτό διαμερισμό και αφού έχουν αφαιρεθεί τα πυρηνικής σημασίας ισότοπά του, στην κατασκευή εμπρηστικών βομβών. Η αφαίρεση των ισοτόπων δεν κάνει τις συνέπειες αυτών των βομβών λιγότερο σημαντικές για το περιβάλλον, αφού όλες οι μορφές ουρανίου είναι ραδιενεργές.
Ουράνιο ορυκτό
Το ουράνιο είναι χημικό στοιχείο στη σειρά των ακτινίδων, με ατομικό αριθμό 92 και ατομικό βάρος 238,02891 g/mol. Έχει θερμοκρασία τήξης 1405.3 K (1132,2 C°). Το ουράνιο είναι βαρύ, αργυρόλευκο, τοξικό, με μεταλλική λάμψη. Είναι ραδιενεργό και αναφλέγεται εύκολα σε λεπτό διαμερισμό. Το ισότοπό του 235U χρησιμοποιείται ως "καύσιμο" σε πυρηνικούς αντιδραστήρες και ως σχάσιμο υλικό σε πυρηνικά όπλα. Το απεμπλουτισμένο ουράνιο χρησιμοποιείται σε εμπρηστικά βλήματα. Το ουράνιο βρίσκεται συνήθως σε μικρές ποσότητες στα πετρώματα, στο χώμα, στο νερό, και σε ίχνη στα φυτά και στα ζώα (συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου).
Ιστορία
Ανακαλύφθηκε από τον Μάρτιν Χάιπριτς Κλαπρότ (1789)
Πρώτη Απομόνωση από τον Γιουζίν-Πελκιό Πελιγκό
Ταυτότητα του στοιχείου
Όνομα, σύμβολο Ουράνιο (U)
Ατομικός αριθμός (Ζ) 92
Κατηγορία μέταλλα, Ακτινίδες
Σχετική ατομική
μάζα (Ar) 238.02891(3)
Ηλεκτρονική
διαμόρφωση [Rn] 5f3 6d1 7s2
2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Electron shell 092 Uranium - no label.svg
Αριθμός CAS 7440-61-1
Ατομικές ιδιότητες
Ατομική ακτίνα 156 pm
Ομοιοπολική ακτίνα 196±7 pm
Ακτίνα van der Waals 186 pm
Ηλεκτραρνητικότητα 1.38 (Κλίμακα Pauling)
Κυριότεροι αριθμοί
οξείδωσης 6, 5, 4, 3, 2, 1
Ενέργειες ιονισμού 1η: 597.6 kJ/mol
2η: 1420 kJ/mol
Φυσικά χαρακτηριστικά
Κρυσταλλικό πλέγμα ορθορομβικό Orthorhombic.svg
Σημείο τήξης 1405,3 K, 1132,2 °C, 2070 °F
Σημείο βρασμού 4404 K, 4131 °C, 7468 °F
Πυκνότητα 19.1 g/cm3 (20°C)
Ενθαλπία τήξης 9,14 kJ/mol
Ενθαλπία εξάτμισης 417.1 kJ/mol
Ειδική θερμοχωρητικότητα 27,665 J/mol/°C
Μαγνητική συμπεριφορά παραμαγνητικό
Ειδική ηλεκτρική
αντίσταση (0 °C) 0.280 µΩ·m
Ειδική θερμική
αγωγιμότητα 27.5 W/m/°C
Μέτρο ελαστικότητας
(Young's modulus) 208 GPa
Μέτρο διάτμησης
(Shear modulus) 111 GPa
Μέτρο ελαστικότητας όγκου
(Bulk modulus) 100 GPa
Λόγος Poison 0,23
Ταχύτητα του ήχου (λεπτή βέργα) (20 °C) 3155 m/s
Επικινδυνότητα
ΕρεθιστικόΤοξικόΡαδιενεργό
Η κατάσταση αναφοράς είναι η πρότυπη κατάσταση (25°C, 1 Atm)
εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά.
Ιστορικό και ονομασία
Το ουράνιο ανακαλύφθηκε από τον Γερμανό χημικό Μάρτιν Χάινριχ Κλάπροτ το 1789 στο ορυκτό πισσουρανίτη. Συγκεκριμένα, ο Κλάπροτ πέτυχε την καθίζηση μιας κίτρινης ουσίας (μάλλον διουρανικού νατρίου) διαλύοντας τον πισσουρανίτη σε νιτρικό οξύ και μετά εξουδετερώνοντας το διάλυμα με υδροξείδιο του νατρίου. Συμπέρανε ότι η κίτρινη ουσία ήταν το οξείδιο ενός άγνωστου ακόμα στοιχείου της ύλης και τη θέρμανε με κάρβουνο παρασκευάζοντας έτσι μια μαύρη σκόνη που πίστεψε πως ήταν το νέο στοιχείο (στην πραγματικότητα ήταν ένα οξείδιο του ουρανίου). Ονόμασε το νέο στοιχείο «ουράνιο» εμπνευσμένος από την ανακάλυψη του πλανήτη Uranus οκτώ χρόνια νωρίτερα από τον Χερσελ.
Η απομόνωση επιτεύχθηκε το 1841 από τον Peligot, ο οποίος πέτυχε να αναγάγει το ουράνιο από το άνυδρο χλωρίδιό του χρησιμοποιώντας κάλιο.
Προέλευση
Απαντάται ως συστατικό πετρωμάτων, ανευρίσκεται στο νερό θαλασσών και λιμνών και σε ίχνη στους ζωντανούς οργανισμούς. Κυριότερα ορυκτά του είναι ο πισσουρανίτης (UO2), o ωτουνίτης (Ca(UO2)2(PO4)2 . 10H2O) και ο καρνοτίτης (K2(UO2)2(VO4)2.1-3H2O).
Παρασκευές
Το ουράνιο μπορεί να απομονωθεί από τα ορυκτά του αλλά και από άλλες φυσικές πηγές, όπως ο λιγνίτης ή η μοναζιτική άμμος. Παρασκευάζεται από τις ενώσεις του με αλογόνα με αναγωγή με αλκάλια ή αλκαλικές γαίες, αργίλιο ή και άνθρακα. Μπορεί, επίσης, να παρασκευασθεί με ηλεκτρόλυση φθοριούχων ενώσεών του όταν αυτές προστεθούν σε τήγμα μίγματος χλωριούχου νατρίου και χλωριούχου ασβεστίου. Υψηλής καθαρότητας ουράνιο λαμβάνεται με αναγωγή αλογονιδίων του από διάπυρο σύρμα.
Φυσικές και χημικές ιδιότητες
Είναι βαρύ, αργυρόλευκο μέταλλο με ισχυρή λάμψη και ελάχιστα λιγότερο σκληρό από το χάλυβα. Σε λεπτό διαμερισμό αυταναφλέγεται στον αέρα, δημιουργώντας κινδύνους πυρκαϊάς. Η ιδιότητά του αυτή το κάνει κατάλληλο για χρήση σε εμπρηστικές βόμβες. Σε θερμοκρασία δωματίου επικαλύπτεται από λεπτότατο στρώμα οξειδίου του, το οποίο το προστατεύει από περαιτέρω οξείδωσή του. Προσβάλλεται από το νερό μόνον όταν είναι σε πολύ λεπτό διαμερισμό. Τα οξέα προσβάλλουν, επίσης, το ουράνιο, όχι όμως και τα καυστικά αλκάλια.
Το ουράνιο είναι ραδιενεργό στοιχείο, που σημαίνει ότι ο πυρήνας του ατόμου του είναι ασταθής και διασπάται αυθόρμητα. Το φυσικό ουράνιο είναι μίγμα τριών κυρίως ισοτόπων του: 238U (~99,2%), 235U (~0,75%) και 234U (~0,05%) (και τα τρία είναι ραδιενεργά). Στη διάσπαση πυρήνων ουρανίου και θορίου αποδίδεται, κατά μία θεωρία, η θερμότητα του γήινου πυρήνα.
Χρήσεις
Χρησιμοποιείται δευτερευόντως στην κατασκευή ειδικών τύπων γυαλιού. Κύρια χρήση του είναι η ελεγχόμενη διάσπασή του 235U σε εργοστάσια παραγωγής ενέργειας (γι' αυτό και αποκαλείται "καύσιμο", χωρίς, φυσικά, να καίγεται) σε ειδικές εγκαταστάσεις, τους πυρηνικούς αντιδραστήρες. Σε μη ελεγχόμενη διάσπαση (ελεύθερη διάσπαση) απελευθερώνει πολύ μεγάλα ποσά ενέργειας σε πολύ μικρό χρόνο και χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή της ατομικής βόμβας ουρανίου. Χρησιμοποιείται, επίσης, σε λεπτό διαμερισμό και αφού έχουν αφαιρεθεί τα πυρηνικής σημασίας ισότοπά του, στην κατασκευή εμπρηστικών βομβών. Η αφαίρεση των ισοτόπων δεν κάνει τις συνέπειες αυτών των βομβών λιγότερο σημαντικές για το περιβάλλον, αφού όλες οι μορφές ουρανίου είναι ραδιενεργές.
