Pređi na sadržaj

Uranijum

Uredi veze
S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Uran (hemijski element) preusmerava ovde. Za druge upotrebe pogledajte stranicu Uran (višeznačna odrednica).
Uranijum
Opšta svojstva
Ime, simboluranijum, U
Izgledsrebrno siv metaličan; korodira do iveričastog crnog oksidnog pokrivača na vazduhu
U periodnome sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson
Nd
↑
U
↓
(Uqh)
protaktinijum ← uranijum → neptunijum ‍
Atomski broj (Z)92
Grupa, periodagrupa N/D, perioda 7
Blokf-blok
Kategorija  aktinoid
Rel. at. masa (Ar)2.380.507.884(20)[1]
El. konfiguracija[Rn] 5f3 6d1 7s2
po ljuskama
2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Fizička svojstva
Agregatno stanječvrsto
Tačka topljenja1405,3 K ​(1132,2 °‍C, ​2070 °F)
Tačka ključanja4404 K ​(4131 °‍C, ​7468 °F)
Gustina pri s.t.19,1 g/cm3
tečno st., na t.t.17,3 g/cm3
Toplota fuzije9,14 kJ/mol
Toplota isparavanja417,1 kJ/mol
Mol. topl. kapacitet27,665 J/(mol·K)
Napon pare
P (Pa) 100 101 102
na T (K) 2325 2564 2859
P (Pa) 103 104 105
na T (K) 3234 3727 4402
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja6, 5, 4, 3,* 2, 1
*[2]
(slabo bazni oksid)
Elektronegativnost1,38
Energije jonizacije1: 597,6 kJ/mol
2: 1420 kJ/mol
Atomski radijus156 pm
Kovalentni radijus196±7 pm
Valsov radijus186 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna struktura ​ortorombična
Ortorombična kristalna struktura za uranijum
Brzina zvuka tanak štap3155 m/s (na 20 °‍C)
Topl. širenje13,9 µm/(m·K) (na 25 °‍C)
Topl. vodljivost27,5 W/(m·K)
Elektrootpornost0,280 µΩ·m (na 0 °‍C)
Magnetni rasporedparamagnetičan
Jangov modul208 GPa
Modul smicanja111 GPa
Modul stišljivosti100 GPa
Poasonov koeficijent0,23
Vikersova tvrdoća1960–2500 MPa
Brinelova tvrdoća2350–3850 MPa
CAS broj7440-61-1
Istorija
Imenovanjepo planeti Uran, koja je dobila ime po grčkom bogu sunca Uranu
OtkrićeMartin Hajnrih Klaprot (1789)
Prva izolacijaEžen Peligo (1841)
Glavni izotopi
izotop rasp. pž. (t1/2) TR PR
232U syn 68,9 y SF –
α 228Th
233U tragovi 1,592×105 y SF –
α 229Th
234U 0,005% 2,455×105 y SF –
α 230Th
235U 0,720% 7,04×108 y SF –
α 231Th
236U tragovi 2,342×107 y SF –
α 232Th
238U 99,274% 4,468×109 y α 234Th
SF –
β−β− 238Pu
reference • Vikipodaci

Uran ili uranijum (U, lat. uranium) je hemijski element iz grupe aktinoida III B grupe. Među elementima koji se prirodno javljaju na Zemlji ima najveći atomski broj a(92); slabo je radioaktivan. Prirodni uranijum se javlja u obliku 2 izotopa 235U (manje od 1%) i 238U (preko 99%). Izotop 235U podleže spontanom razdvajanju jezgra pod uticajem termičnih neutrona. Izotop 238U prima neutrone usled čega se pretvara u 239Pu (plutonijum). Veštačkom izotopu 233U se takođe razdvaja jezgro; dobija se bombardovanjem 232torijuma neutronima.[3]

Osobine elementa

[uredi | uredi izvor]

Fizičke

[uredi | uredi izvor]

Uranijum je relativno mek, srebrnasto-svetli metal velike gustine. Javlja se u tri alotropske modifikacije.[4][5]

Modifikacije pri atmosferskom pritisku
Faza Stabilni
temperaturni raspon 		Kristalni sistem
α-uranijum do 688 °C ortorompski
(a = 285,4 pm, b = 586,9 pm, c = 495,6 pm)
β-uranijum između 688 °C i 776 °C tetragonalni
(a = 1075,9 pm, c = 565,6 pm)
γ-uranijum iznad 776 °C kubni
(a = 352,5 pm)

Uranijum-rodijum-germanijum (URhGe) je prva otkrivena legura koja u izuzetno snažnim magnetnim poljima iskazuje protočno invarijantnu (reentrantnu) superprovodljivost.[6]

Hemijske

[uredi | uredi izvor]

Uranijum u obliku praška je samozapaljiv. Većina kiselina rastvara uranijum u metalnom obliku, dok ga baze ne napadaju. Stajanjem na vazduhu, na površini metalnog uranijuma nastaje sloj oksida koji ga štiti od dalje oksidacije.

Uranijum gradi ceo niz jedinjenja u kojim se može nalaziti u stanjima od +2 do +6. Boja kompleksa uranijuma po pravilu jako zavisi od oksidacionog broja, ali i od liganada u okruženju. U vodenim rastvorima, kao i u čvrstim jedinjenjima najčešće se javljaju sledeće kombinacije boje i oksidacijskog stanja: U3+ (ljubičast), U4+ (zelen), UVO2+ (roz) i UVIO22+ (žit).[7] U nevodenim rastvorima sa organskim ligandima najčešće se javljaju neke druge kombinacije boja. Uranijum u prirodi pretežno se javlja u valencijama +4 ili +6. Četvorovalentni minerali uranijuma u vodi sa normalnim pH uslovima okruženja su gotovo nerastvorljivi. Jedinjenja uranijuma su vrlo otrovna. Otrovnost zavisi između ostalog i od njihove rastvorljivosti. Lako rastvorljive soli uranila su najotrovnije, dok su teško rastvorljivi oksidi manje otrovni. Uranijum je teratogen tj. uzrokuje deformacije i/ili oštećenja ploda (fetusa) u utrobi.

Biološke

[uredi | uredi izvor]

Kod proteobakterija iz roda Desulfovibrio otkrivena je sposobnost da koriste uranijum kao primalac (akceptor) elektrona, pri čemu se uranijum(VI) redukuje na uranijum(IV). Vrsta Desulfovibrio vulgaris koristi citohrom-c3 kao uranijum-reduktazu.[8] Međutim, kada je uranijum(VI) dostupan za bakteriju kao jedini primalac elektrona, nije zabeležen rast bakterije.[9] Jedna od bakterija koja može da koristi uranijum(VI) kao jedini primalac elektrona i pri tom još raste jeste Geobacter metallireducens iz porodice Geobacteraceae.[10]

Nerastvorljivi uranijum se može mobilizovati putem bakteriološke aktivnosti. U aerobnim uslovima okoline željezo-sumporne bakterije Thiobacillus ferrooxidans i Leptospirillum ferrooxidans mogu da oksiduju pirit (FeS2) do gvožđe(III)-sulfata (FeSO4) i zatim do gvožđe(III)-sulfata (Fe2(SO4)3). Joni gvožđa(III) mogu oksidovati nerastvorljivi uranijum(IV) do rastvorljivog uranijuma(VI).[11]

Redukcija rastvorljivog uranijuma(VI) do nerastvorljivog uranijuma(IV) delovanjem prokariota se razmatra kao moguća metoda biološke sanacije podzemnih voda kontaminiranih uranijumom i opasnim otpadom.[12][13]

Zastupljenost

[uredi | uredi izvor]

Uranijum je zastupljen u obliku hemijskih jedinjenja u količini od 2,4 ppm u prirodi koja nas okružuje, može se naći u stenama, vodi, biljkama, životinjama, a čak i u ljudskom organizmu. U većoj količini se javlja i u mineralima, od kojih su najvažniji:

  • uranit U3O8 i
  • K2(UO2)2(VO4)2•2H2O

Najveće zalihe ruda uranijuma se nalaze u: Kongu, severnoj Kanadi, SAD (Juta, Kolorado)...

Jedinjenja uranijuma

[uredi | uredi izvor]

Hemijska jedinjenja uranijuma su otrovna. Uranijum reaguje sa kiseonikom iz vazduha, a kad se pretvori u prah onda se pali. Reaguje sa kiselinama sumpora, hlora, fluora.[14]

Primena

[uredi | uredi izvor]

Osnovna primena uranijuma je korišćenje njegovih izotopa 235U kao materijal za proizvodnju atomskih bombi kao i nuklearnih reaktora u nuklearnim elektranama kao i za pokretanje podmornica.

Ostale primene uranijuma:

  • Koristio se u keramici za bojenje, ali se ne koristi više zbog zračenja.
  • 238U se pretvara u plutonijum u atomskim reaktorima
  • Metalan uranijum se zbog velike atomske mase se koristi kao štit u generatorima sa X zračenjem.
  • Koristi se i u fotografiji i u hemijskoj analizi.

Istorija

[uredi | uredi izvor]
Ploča na mestu gde je prvi put pronađena ruda uranijuma 1789. (uraninit) u blizini grada Johangeorgenštata

Uranijum je 1789. godine otkrio nemački profesor hemije i apotekar Martin Hajnrih Klaprot, koji je u to doba živeo u Berlinu. Klaprot je uranijum izdvojio iz minerala uraninita (poznatog i pod imenom pehblenda). Dobio je ime po planeti Uranu (a time i prema božanstvu iz grčke mitologije, Uranu), kojeg je osam godine ranije (1781) otkrio astronom Vilhelm Heršel. Dana 24. septembra 1789.[15] Klaprot je svoje otkriće elementa objavio u govoru pred Kraljevskom pruskom akademijom nauka.[16] Njegovo otkriće najprije je nazvano uranit, a naredne godine, 1790. promenjeno je u uranijum. Ruda koju je ispitivao Klaprot, poticala je iz rudnika Georg Vagsfort kod nemačkog grada Johangeorgenštata u današnjoj Saksoniji, na samoj granici sa Češkom. On je rudu tretirao kiselinama te je jako zagrejavao. Kao rezultat dobio je crni prah koji je nazvao uran. Činjenica jeste da je zaista identificirao novi element, ali ono što je dobio nije bio elementarni uranijum nego njegov oksid. Tek 50 godina kasnije, 1841. francuski naučnik Ežen Peligo uspeo je da dobije čisti metalni uranijum. U prvoj polovini 19. vika uranijum se dobijao zajedno sa drugim mineralima u češkom gradu Jahimovu, kao i iz nekoliko nalazišta i rudnika u engleskom Kornvalu.[17]

Zeleno-žuta ploča za tortu sa postoljem od uranijumskog stakla

Jedinjenja uranijuma tokom celog 19. veka korišteni su za bojenje stakla i keramike, kao i za bojenje svakodnevnih dekorativnih predmeta u zeleno-žutu boju, poput vaza, ključeva, čaša i drugo. Proizvođači stakla iz Joahimstala (Češka) koristili su tehnike bojenja stakla uranijumom već 1826. godine. Upotreba uranijuma za bojenje stakla nastavljena je sve do sredine 20. veka, nakon čega je uranijum zamenjen drugim manje opasnim obojenim mineralima. Keramičke glazure obojene u paleti od narandžaste do jarko crvene korištene su u mnoge svrhe počev od posuđa pa do arhitektonske opreme. U oblasti fotografije, dugi niz godina 20. veka koristio je uranil-nitrat u svrhu toniranja u crveno i smeđe dijapozitivskih ploča na bazi platine i brom-srebra.[18] Rizici po zdravlje pri upotrebi ili sakupljanju uranijumskog stakla i keramike sa uranijumskom glazurom, do danas su predmet spora između kolekcionara i naučnika. Da je uranijum radioaktivan, prvi je utvrdio Anri Bekerel 1896. godine. Uranijum se smatrao elementom sa najvišim atomskim brojem koji se može naći u prirodi. Tek 1971. su otkriveni sićušni tragovi izotopa plutonijuma 244Pu u prirodi, tako da se danas plutonijum smatra prirodnim elementom sa najvećom atomskom težinom u periodnom sistemu.[19]

Vidi još

[uredi | uredi izvor]

Reference

[uredi | uredi izvor]
  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Morss, L.R.; Edelstein, N.M.; Fuger, J., ур. (2006). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd изд.). Netherlands: Springer. ISBN 9789048131464. 
  3. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  4. ^ Binder, Harry H. der chemischen Elemente (1999). Lexikon. Stuttgart: S. Hirzel Verlag. стр. 674—682. ISBN 978-3-7776-0736-8. 
  5. ^ Brauer, Georg, ур. (1978). Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie. 3 (3. prerađ. изд.). Stuttgart: Enke. стр. 1195. ISBN 9783432878133. 
  6. ^ Levy, F.; I. Sheikin; B. Grenier; A. D. Huxley (2005). „Magnetic Field-Induced Superconductivity in the Ferromagnet URhGe”. Science. 309: 1343—1346. doi:10.1126/science.1115498. 
  7. ^ Holleman, A. F.; E. Wiberg; N. Wiberg (2007). Lehrbuch der Anorganischen Chemie (102 изд.). Berlin: de Gruyter. стр. 2149. ISBN 978-3-11-017770-1. 
  8. ^ Lovley, D. R.; P. K. Widman; J. C. Woodward; E. J. Phillips (1933). „Reduction of Uranium by Cytochrome c3 of Desulfovibrio vulgaris”. Appl. Environ. Microbiol. 59 (11): 3572—3576. PMC 182500 Слободан приступ. PMID 8285665. 
  9. ^ Lovley, D. R.; E. J. Phillips (1992). „Reduction of Uranium by Desulfovibrio desulfuricans”. Appl. Environ. Microbiol. 58 (3): 850—856. PMC 195344 Слободан приступ. PMID 1575486. 
  10. ^ Lovley, D. R.; E. J. P. Phillips; Y. A. Gorby; E. R. Landa (1991). „Microbial Reduction of Uranium”. Nature. 350: 413—416. doi:10.1038/350413a0. 
  11. ^ Tuovinen, O. H.; T. M. Bhatti (1999). „Microbiological Leaching of Uranium Ores”. Minerals and Metallurgical Processing. 16: 51—60. 
  12. ^ Lovley, D. R. (1995). „Bioremediation of Organic and Metal Contaminants with Dissimilatory Metal Reduction”. J. Ind. Microbiol. 14 (2): 85—93. PMID 7766214. 
  13. ^ Toeniskoetter, Steve; Dommer, Jennifer; Dodge, Tony (2. 11. 2012). „The Biochemical Periodic Tables – Uranium” (на језику: енглески). Приступљено 7. 11. 2017. 
  14. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  15. ^ Huebner, H. (1989). „Uran und seine Entdeckung durch Martin Heinrich Klaproth”. Isotopenpraxis (на језику: немачки). 25 (9): 361—367. 
  16. ^ Kupsch, Walter; Strnad, Jiří (1989). „Uranium Bicentenary”. Earth Sciences History. 8 (1): 83—86. doi:10.17704/eshi.8.1.a65n221521602774. 
  17. ^ Dahlkamp, Franz J. Science & Business Media (2013). Uranium Ore Deposits. Springer. стр. 5. ISBN 9783662028926. 
  18. ^ Schmidt, Fritz (1906). Kompendium der praktischen Photographie (10. prošireno изд.). Leipzig. стр. 191, 268, 291, 339. 
  19. ^ Hoffman, D. C.; F. O. Lawrence; J. L. Mewherter; F. M. Rourke (1971). „Detection of Plutonium-244 in Nature”. Nature. 234: 132—134. doi:10.1038/234132a0. 

Литература

[uredi | uredi izvor]

Спољашње везе

[uredi | uredi izvor]
Уранијум на Викимедијиној остави.
Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Уранијум&oldid=28929713”