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Uran



Uran ist ein chemisches Element im Periodensystem der Elemente mit dem Symbol U und der Ordnungszahl 92.

Eigenschaften
Protactinium - Uran - Neptunium
Nd
U
   
 
 

bekannte Eigenschaften
Zeichen U
Ordnungszahl 92
stabilstes Isotop 238
  Schwermetall
Schmelzpunkt 1405 K (ca. 1132 °C)
Siedepunkt 4407 K (ca. 4134 °C)
Dichte 18 950 kg/m³
Elektronenkonfiguration [Rn] 7s2 6d1 5f3

Eigenschaften und Anwendung

Uran kommt in drei Modifikationen vor: alpha-Uran bei Temperaturen unter 688 °C), beta-Uran im Temperaturbereich zwischen 688 und 776 °C und gamma-Uran im Temperaturbereich zwischen 776 °C und seinem Schmelzpunkt. Uran ist ein schweres, silber-weißes Metall, welches in fein verteiltem Zustand selbstentzündlich ist. Es ist etwas weicher als Stahl und wird in fein verteilter Form von kaltem Wasser angegriffen. Die meisten Säuren lösen Uran auf, während es von Alkalien nicht angegriffen wird. An der Luft überzieht sich das Metall mit einer Oxidschicht.

Uran ist giftig und – aufgrund seiner großen Halbwertszeit – nur schwach radioaktiv. Das Uranisotop 235U wird in Atomkraftwerken zur Energiegewinnung genutzt, das Isotop 238U wird teilweise in Brutreaktoren eingesetzt, um Plutonium herzustellen. Das Isotop 235U kommt in nur geringer Konzentration (ca. 0,72 %) im natürlichen Uran vor, und wird durch Anreicherung aufkonzentriert. Die übrigbleibende Fraktion wird auch abgereichertes Uran genannt. Uran 235U ist neben Plutonium der wichtigste Spaltstoff für den Bau der Atombombe.

Aufgrund seiner hohen Dichte wird abgereichertes Uran in einigen Ländern in Abschirmblechen in der Atomindustrie eingesetzt. In einem Flugzeugmodell des Herstellers Boeing wurde es wegen der hohen Dichte als Gegengewicht im Heck eingesetzt. Einige Staaten (z. B. USA, Russland) nutzen es auch als Projektilkernmaterial für panzerbrechende Munition (Uranmunition).

Geschichte

Uran wurde 1789 von dem deutschen in Berlin lebenden Chemie-Professor und Apotheker Martin Heinrich Klaproth (1743 bis 1817) aus dem Mineral Pechblende isoliert. Es ist nach dem Planeten Uranus benannt, der acht Jahre zuvor (1781) durch Friedrich Wilhelm Herschel (1738 bis 1822) entdeckt worden war. Am 24. September 1789 gab er die Entdeckung in einer Ansprache vor der Preußischen Akademie der Wissenschaften bekannt. Zuerst wurde seine Entdeckung 'Uranit' genannt, und 1790 wurde es in "Uranium" umbenannt. Klaproth hatte seine Entdeckung beim Analysieren des Erzes aus der Joachimsthal-Mine "George Wachsfort" zu Johanngeorgenstadt in Böhmen (heute Jachymov in Tschechien) gewonnen. Er behandelte das Erz mit Säure und erwärmete es stark. Das Ergebnis bestand in einem schwarzen Pulver, das er "Uran" nannte.

Klaproth hatte tatsächlich ein neues Element identifiziert, aber was er gewonnen hatte, war nicht das Element Uran selber, sondern ein Oxid. Erst fünzig Jahre später im Jahre 1841 gelang es dem Franzosen Eugène Peligot, reines Uranmetall zu gewinnen.

In der ersten Hälfte des 19. Jahrhunderts wurde Uran zusammen mit anderen Mineralien in Joachimsthal sowie einigen Minen in Cornwall, England, gewonnen.

Abgesehen vom Wert, den es für Chemiker hatte, wurde Uran im ganzen 19. Jahrhundert nur zum Färben von Glas und Keramik verwendet. Uranverbindungen wurden eingesetzt, um Vasen und Dekorationsstücken aus Glas eine gelbgrüne Farbe zu geben. Glashersteller aus Joachimsthal benutzten diese Technik bereits 1826. Keramische Glasuren von Orange bis leuchtend Rot wurden für Geschirr bis hin zum architektonischen Beiwerk verwendet.

Dass Uran radioaktiv ist, wurde 1896 zuerst von Henri Becquerel entdeckt, der die volle Tragweite seiner Entdeckung jedoch nicht erkannte. Eine seiner Schülerinnen interpretierte seine Ergebnisse jedoch richtig und gab dem neuen Phänomen den Namen "Radioaktivität". Die Schülerin hieß Marie Curie.

Zusammen mit ihrem Mann, Pierre Curie, entdeckte sie 1898 ein weiteres neues Element, das Radium.

Vorkommen und Gewinnung

In Osten Deutschlands wurde Uran im Erzgebirge (Schlema, Schneeberg), Sächsischen Schweiz (Königstein), Dresden (Coschütz-Gittersee) und in Ostthüringen ( Ronneburg) durch die SDAG Wismut als Pechblende abgebaut. Die Lagerstätten sind in der Zwischenzeit wegen Unwirtschaftlichkeit geschlossen. Umfangreiche Vorkommen gibt es in Australien, Kasachstan, Kanada, Südafrika, Brasilien, Namibia, Russland und den USA.

Drei Viertel des abgebauten Urans stammt aus Kanada. Der Uranabbau führt zu schweren Schäden bei Mensch und Umwelt. Hunderte starben bereits an den Folgen wie Krebs oder brachten missgebildete Kinder zur Welt. Davon betroffen sind insbesondere indigene Völker. Diesen blieb meist nur das unwirtlichste Land, das die Kolonialisten am ehesten entbehren konnten, so zum Beispiel in den USA und in Kanada. Meist verbergen sich gerade in diesen Gebieten Bodenschätze in großen Mengen, wie zum Beispiel Uran.

Isotope

Stabilste Isotope
iso NH Halbwertszeit DM DE MeV DP
233U {syn.} 1,592 · 105 a Alpha 4,909 229Th
234U 0,0055 % 2,455 · 105 a Alpha 4,859 230Th
235U 0,72 % 7,038 · 108 a Alpha 4,679 231Th
(235mU) {syn.} ~25 min IT < 1
236U {syn.} 2,342 · 107 a Alpha 4,572 232Th
(236mU) {syn.} 121 ns SF (0,013 %) < 1
(236mU) {syn.} 120 ns IT (87 %)
SF (13 %)
Alpha (< 10 %)
2,750

7,322


232Th
237U {syn.} 6,75 d Beta 0,519 237Np
238U 99,27 % 4,468 · 109 a Alpha 4,270 234Th
SI-Einheiten & Standardbedingungen werden benutzt,
sofern nicht anders erwähnt.

Uran kommt in der Natur hauptsächlich in zwei Isotopen vor, U-238 (99,27 %) und U-235 (0,72 %). Mit angereichertem Uran wird Uran bezeichnet, dessen Anteil an (mit thermischen Neutronen spaltbarem) U-235 gegenüber dem (mit thermischen Neutronen nicht spaltbarem) U-238 durch Anreicherung erhöht wurde. Schwach angereichtertes Uran (ca. 2-4 % U-235) wird in Kernkraftwerken, hoch angereichertes (typisch > 80 % U-235) zur Herstellung von Atombomben verwendet.

Wissenschaftlich formuliert finden sich in natürlichem Uran nur die Isotope 234U, 235U und 238U. Wegen seiner relativ kurzen Halbwertszeit ist 234U nur in Spuren vorhanden, liefert aber einen großen Beitrag zur Radioaktivität. Es entsteht aus 238U 234Th 234Pa 234U.

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