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CHEMIE-MASTER-Periodensystem für den Schulgebrauch

Periodensystem für den Schulgebrauch von chemie-master.de



  • Elementart:

    Actinoid

  • 7. Periode

    Q-Schale

  • Elektronenkonfiguration:

    [Rn]5f36d17s2

  • Schmelztemperatur:

    1405,3 K bzw. 1132,15 °C

  • Siedetemperatur:

    4200 K bzw. 3926,85 °C

  • Dichte:

    19,05 g/cm3

  • Oxidationsstufe(n):

    +6 (+3, +4, +5)

  • Elektronegativität:

    1,4

  • Atomradius:

    139 pm

  • Ionenradius [pm]:

    U3+: 103
    U4+: 97
    U5+: 89
    U6+: 80

  • 1. Ionisierungsenergie:

    597,64 kJ/mol

  • Erdkrustenhäufigkeit:

    0,0003 %


Uran (chemie-master.de - Website für den Chemieunterricht)

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.


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.

Vorkommen:

Im Monazitsand sowie in Uranpechblende und Carnotit (vor allem in den USA, Kanada, GUS-Staaten und Südafrika).

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.
  • Abgereichertes Uran in »Uranmunition« für Panzer brechende Geschosse.
  • Uranylacetat (Uransalz der Essigsäure) wird zur Kontrastverstärkung in der Elektronenmikroskopie sowie in der Analytik verwendet.
    Uranylacetat
  • Zur gelben, orangen oder schwarzen Färbung von Glas und Keramik wurden früher Uranverbindungen eingesetzt.

    Fotos: Dr. Andreas Kronenberg, Los Alamos National Laboratory, USA

    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