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Uran
238,02891 u
92U
Actinoide
7. Periode
 
_______________
 
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Elementart: Metall Oxidationsstufe(n): +6 (+3, +4, +5)
Schmelztemperatur: 1132,2 °C (1405,3 K) Elektronegativität: 1,4
Siedetemperatur: 3927 °C (4200 K) Atomradius: 139 pm
Dichte: 19,05 g/cm3 Erdkrustenhäufigkeit: 3×10–4 %
Anordnung der Elektronen
1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d 5f .. 6s 6p 6d ... 7s
2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 2 6 10 3   2 6 1   2
Name Benannt nach dem 1781 entdeckten Planeten Uranus.
Entdeckung 1789 von Klaproth in Pechblende entdeckt.
Eigenschaften Uran ist ein silberglänzendes, weiches, radioaktives Metall. Es bildet eine Vielzahl verschiedener Legierungen.
Uran ist sehr reaktionsfähig. Es reagiert - bei unterschiedlichen Temperaturen - mit Wasserstoff, Kohlenstoff, Silicium, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, den Halogenen, mit Wasser u.a. Bei Raumtemperatur läuft auch massives Uranmetall an der Luft an. Dabei bilden sich gelbe und schwarze Oxide. Uran als feines Pulver entzündet sich teilweise spontan. In siedendem Wasser korrodiert massives Uran langsam unter Bildung von Urandioxid und Wasserstoff.
 
Abgereichertes Uran
Abgereichertes metallisches Uran ("depleted uranium", "DU"). Beim Aufbewahren an der Luft bildet sich auf dem Metall eine schwarze Oxidschicht.
Salpetersäure löst auch größere Stücke Uran schnell unter Bildung von Uranyl(VI)-nitrat. Konzentrierte Phosphorsäure sowie heiße Schwefelsäure greifen Uran nur langsam an. Bei der Reaktion mit Schwefelsäure entsteht Uran(IV)-sulfat. Gegenüber kalter, verdünnter Perchlorsäure (HClO4) ist Uran beständig. Konzentrierte Salzsäure (HCl) sowie Bromwasserstoffsäure (HBr) greifen Uranmetall schnell unter Bildung eines schwarzen Rückstands an, der auch beim Erhitzen nicht verschwindet.
 
Foto: Dr. Andreas Kronenberg, Los Alamos National Laboratory, USA       
Oxidationsstufen des Uran
Vorkommen Im Monazitsand sowie in Uranpechblende und Carnotit (vor allem in den USA, Kanada, GUS-Staaten und Südafrika).
 
Foto: Dr. Andreas Kronenberg, Los Alamos National Laboratory, USA                          
Yellowcake
"Yellowcake", ein Uransalzgemisch, entsteht bei der Aufbereitung von Uranerzen.
Verbindungen Wichtige Verbindungen sind das Uranhexafluorid (UF6) und die Uranoxide UO2 (Kernbrennstoff für Leichtwasserreaktoren), U3O8, UO3 sowie das Uranperoxid (UO4).
Uranhexafluorid kann - abhängig von Druck und Temperatur - fest, flüssig oder gasförmig vorliegen. Bei Atmosphärendruck ist es bis zu einer Temperatur von 57° C ein weißer, kristalliner Feststoff. Uranhexafluorid sublimiert. Flüssiges UF6 erhält man nur bei Temperaturen über 64° C und mehr als 1,5-fachem Atmosphärendruck. Uranhexafluorid reagiert nicht mit Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid oder trockener Luft, mit Wasser dagegen zerfällt es durch Hydrolyse in hochkorrosiven Fluorwasserstoff (HF, Flusssäure) und Uranylfluorid (UO2F2). Uranhexafluorid dient als Gas zur Isotopentrennung (Isotopenfraktionierung).
Verwendung
  • Als Kernbrennstoff und zur Kernwaffenproduktion.
     
    Die Spaltung des Uranatoms wurde 1938 von Otto Hahn, Lise Meitner und Fritz Straßmann entdeckt.
    Die Spaltung des Uranatoms wurde 1938 von Otto Hahn, Lise Meitner und Fritz Straßmann entdeckt.
  • Abgereichertes Uran in "Uranmunition" für Panzer brechende Geschosse.
 Uranylacetat
Uranylacetat (Uransalz der Essigsäure) wird zur Kontrastverstärkung in der Elektronenmikroskopie sowie in der Analytik verwendet.

Zur gelben, orangen oder schwarzen Färbung von Glas und Keramik wurden früher Uranverbindungen eingesetzt.
 
Fotos: Dr. Andreas Kronenberg, Los Alamos National Laboratory, USA
Uranhaltiges Glas Fluoreszenz von Uranglas
Uran(VI)-oxid UO3 färbt Glasflüsse gelb. Bei Bestrahlung mit UV-Licht tritt grüne Fluoreszenz auf.
Isotope Radioaktivität Nur Radionuklide, keine stabilen Isotope.
Natürliches Uran:
  • 0,0055% 234U
  • 0,720% 235U   (leicht spaltbar, Kernbrennstoff)
  • 99,2745% 238U   (schwer spaltbar, aus 238U entsteht im Reaktor Plutonium)
     
Angereichertes Uran:
  • ca. 96,7% 238U
  • ca. 3,3% 235U (für Brennelemente)
Hoch angereichertes Uran (HEU, waffenfähiges Uran):
  • mind. 20% 235U
Abgereichertes Uran (DU, depleted uranium):
  • ca. 0,2% 235U
»Abgebranntes« Uran:
  • ca. 95% 238U
  • ca. 0,8% 235U
  • ca. 0,9 % Plutonium
  • ca. 3,2% Spaltprodukte
  • ca. 0,1% übrige Actinoide
Uran 233:
  • 233U (künstlich, aus Thorium in Hochtemperatur-Reaktoren, spaltbar)
Die Radionuklide 233U, 234U, 235U, 236U, 238U und 240U sind Bestandteile natürlicher Zerfallsreihen:
233U (HWZ 1,592 × 105 Jahre, Neptunium-Zerfallsreihe)
234U (HWZ 2,455 × 105 Jahre, Uran-Radium-Zerfallsreihe)
235U (HWZ 7,038 × 108 Jahre, Uran-Actinium-Zerfallsreihe)
236U (HWZ 2,3 × 107 Jahre, Thorium-Zerfallsreihe)
238U (HWZ 4,468 × 109 Jahre, Uran-Radium-Zerfallsreihe)
240U (HWZ 14 Stunden, Thorium-Zerfallsreihe)
Redox-Potenziale
U U3+ + 3 e– -1,80 Volt
U3+ U4+ + e– -0,63 Volt
UO2+/UO22+ +0,05 Volt
U4+ + 6 H2O UO22+ + 4 H3O+ + 2 e– +0,32 Volt
U4+/UO2+ +0,58 Volt
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