Uranium

Portaal Scheikunde
Chemisch element

Plak uranium
Naam	Uranium / Uraan
Latijn
Symbool
Atoomnummer	92
Soort	metaal in de actinidereeks
Kleur	zilverwit tot grijs
Smeltpunt	1132,2 ^oC
Kookpunt	4131 ^oC

Uranium of uraan is een chemisch element. Het heeft het symbool U en atoomnummer 92 in het periodiek systeem van de scheikunde. Uranium is vernoemd naar de planeet Uranus. Uranium is zwak radioactief. Het is een zacht, kneedbaar, zilverwit metaal dat langzaam verkleurt bij blootstelling aan lucht.

De actinoïde, ook wel actinide serie omvat de 15 metallische chemische elementen met atoomnummers 89-103, (actinium tot Lawrencium). De actinoïde serie kreeg zijn naam van het eerste element in de serie, actinium. Het (informele) chemische symbool An wordt gebruikt in algemene discussies over actinoïde chemie om te verwijzen naar een actinoïde.

Uranium is een typisch metaal. het heeft een zilverachtige kleur (maar verkleuren in de lucht), een relatief hoge dichtheid en plasticiteit (kneedbaarheid). Het kan worden gesneden met een mes. Net als de andere actiniden is uranium radioactief en zal dus ook radioactief afval geven. Het is pyrofoor, vooral wanneer het fijn verdeeld is, dat wil zeggen dat het spontaan ontbrandt bij reactie met lucht bij kamertemperatuur.

Voorkomen

Het komt van nature in lage concentraties voor in de bodem, gesteente en water, en wordt commercieel (voor de handel) gewonnen uit uranium-houdende mineralen zoals uraniniet.

Zuiver Uranium is kneedbaar, licht magnetisch, en een slechte elektriciteitsgeleider. Uraniummetaal reageert met bijna alle niet-metalen elementen (met uitzondering van de edelgassen) en hun verbindingen. Als het fijn verdeeld is, kan het reageren met koud water; in de lucht wordt uraniummetaal bedekt met een donkere 'roest'-laag uraniumoxide.

Uranium komt in de aardkorst ongeveer 40 keer meer voor dan zilver.

Uranium in erts of mineraal

De "Trebilcock" Uraninieten gevonden in de late jaren 1970 vertegenwoordigen het toppunt van gekristalliseerd Uraniniet voor de meeste verzamelaars.
Pekblende (Pichblende) uit Saksen, Duitsland

Geschiedenis

Het gebruik van uranium in zijn natuurlijke oxidevorm gaat terug tot minstens het jaar 79 CE , toen het in het Romeinse Rijk werd gebruikt om een gele kleur aan keramische glazuren toe te voegen. Geel glas met 1% uraniumoxide werd in 1912 gevonden in een Romeinse villa op Kaap Posillipo in de baai van Napels, Italië, door RT Gunther van de Universiteit van Oxford. Vanaf de late middeleeuwen werd pekblende gewonnen uit de Habsburgse zilvermijnen in Joachimsthal , Bohemen(nu Jáchymov in Tsjechië), en werd gebruikt als kleurstof in de plaatselijke glasindustrie. In het begin van de 19e eeuw waren deze mijnen de enige bekende bronnen van uraniumerts ter wereld.

De ontdekking van uranium in het mineraal pekblende in 1789 wordt toegeschreven aan Martin Heinrich Klaproth, die het nieuwe element vernoemde naar de 8 jaar daarvoor ontdekte planeet Uranus (genoemd naar de oorspronkelijke Griekse god van de hemel). Klaproth had een gele stof uit de pekblende weten te maken. Hij nam aan dat de gele substantie het oxide ("roest") was van een nog onontdekt element en verwarmde het met houtskool om een zwart poeder te verkrijgen, waarvan hij dacht dat het het nieuw ontdekte metaal zelf was (in feite was dat poeder een oxide van uranium). Eugène-Melchior Péligot was de eerste persoon die het metaal isoleerde (apart kreeg) en de radioactieve eigenschappen ervan werden in 1896 ontdekt door Henri Becquerel.

Onderzoek door Otto Hahn, Lise Meitner, Enrico Fermi en anderen, zoals J. Robert Oppenheimer, leidde vanaf 1934 tot het gebruik ervan als brandstof in de kernenergie-industrie en in Little Boy, het kernwapen dat boven Hiroshima tot ontploffing werd gebracht. Dit was het eerste kernwapen dat in een oorlog werd gebruikt. De drukgolf en hitte golf van de bom vernietigde bijna 50.000 gebouwen en doodde ongeveer 75.000 mensen. De eerste atoombom (de gadget die bij Trinity werd gebruikt ) en de bom die boven Nagasaki ( Fat Man ) tot ontploffing werd gebracht, waren echter beide plutonium-bommen. Een daaropvolgende wapenwedloop tijdens de Koude Oorlog tussen de Verenigde Staten en de Sovjet-Unie produceerde (maakte) men tienduizenden kernwapens die gebruik maakten van uraniummetaal en van uranium afgeleid plutonium-239. De veiligheid van die wapens wordt nog altijd nauwlettend in de gaten gehouden. Sinds ongeveer het jaar 2000 wordt plutonium verkregen door het ontmantelen (uit elkaar halen) van bommen uit de Koude Oorlog. Het uranium hieruit wordt nu gebruikt als brandstof voor kernreactoren.

Kernenergie werd voor het eerst gebruikt voor voortstuwing door een Amerikaanse onderzeeër, de USS Nautilus, in 1954.

Gebruik

Verrijkt uranium wordt gebruikt in kernwapens en kernreactoren. Vanwege de kleine hoeveelheden uranium die in de natuur worden aangetroffen, moet uranium echter worden verrijkt tot het juiste type. Het wordt gebruikt als zogeheten splijtstof in de kernreactor. Bij het splijten komt veel warmte vrij. Dit wordt gebruikt om stoomturbines aan te drijven, die op hun beurt dynamo's aandrijven waarmee elektriciteit wordt opgewekt. Hoewel kencentrales en de daarbij ontstane afvalstoffen niet door iedereen wordt gewaardeerd, is er een toenemende belangstelling voor deze energiecentrales omdat het krachtige bronnen van kooldioxide (CO ₂ )-vrije energie zijn. Kooldioxide is namelijk een behoorlijke luchtvervuiler en slecht voor de ozonlaag. In 2019 produceerden 440 kernreactoren wereldwijd 2586 TWh (miljard kWh) CO ₂ -vrije elektriciteit, meer dan de wereldwijde installaties van zonne- en windenergie samen.

Bepaalde types uranium worden gebruikt als bepantsering voor tanks. Dit vanwege de hoge dichtheid van het metaal, dat zelfs nog dichter is dan lood. Daarom wordt het ook gebruikt bij containers (metalen dozen) waarin het nog radioactievere radium wordt bewaard.

In het Amerikaanse leger, die van het Verenigd Koninkrijk en andere landen tijdens oorlogen in de Perzische Golf en de Balkan, worden ook speciale uranium-metaal kogels gebruikt. Dit wordt nu afgekeurd omdat veel van die kogels in de grond terecht kwamen en vanwege de straling ziektes veroorzaakten, ook bij de soldaten.

Uranium wordt gebruikt als kleurstof in uraniumglas, produceren citroengele tot groene kleuren. Uraniumglas fluoresceert (oplichten) groen in ultraviolet licht. De ontdekking en isolatie van radium in uraniumerts (pekblende) door Marie Curie leidde tot de ontwikkeling van uraniumwinning om het radium te winnen, dat werd gebruikt om glow-in-the-dark-verf te maken voor klokken en vliegtuigwijzerplaten.

Uraniummetaal wordt gebruikt voor het maken van röntgen-foto's.

Biologie

Bovengrondse kernproeven door de Sovjet-Unie en de Verenigde Staten in de jaren 1950 en vroege jaren 1960 en door Frankrijk in de jaren 1970 en 1980 verspreiden een aanzienlijke hoeveelheid neerslag van zogeheten uranium dochter isotopen over de hele wereld. Dit heeft op verschillende plaatsen geleid tot kanker bij mens en dier. Extra neerslag en vervuiling kwamen voor door verschillende nucleaire ongevallen zoals bij de kerncentrales van Fukushima (Japan) en Tsjernobyl.

Uranium en uraniumverbindingen zijn giftig. Het kan de lever en andere organen beschadigen en uiteindelijk zelfs dodelijk zijn. Uranium in poedervorm is brandbaar.