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Uran ( U )

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Allgemeine Beschreibung  

Uran wurde 1789 in Berlin von M.H. Klaproth entdeckt.

Obwohl Uran das am längsten bekannte Element der Akteniden-Gruppe von Metallen ist, genoß es bis zur Entdeckung der Uran-Spaltung 1939 nur geringe Aufmerksamkeit. Heutzutage ist Uran als Nuklearbrennstoff von größter Bedeutung. In der Natur kommt Uran vor allem in zwei Isotopen vor, 238U (99,3%) und 235U (0,7%). Ein drittes Isotop ist in Spuren vorhanden (233U). Die Trennung der Isotope wird durch Umwandlung in Hexafluoride erreicht. Das 235U-Isotop ist das Wichtigste, da es durch Spaltung mit einem Neutron reagiert und so leichtere Kerne bildet. Die Kernspaltung geht mit der Freigabe riesiger Energiemengen und weiterer Neutronen einher, die wiederum noch mehr 235U spalten und so die Kettenreaktion ermöglichen. Die als Folge dieses nuklearen Prozesses freigesetzte Energie ist ungefähr einmillionmal größer als die durch die Verbrennung fossiler Stoffe gewonnene Energie. Aus diesem Grunde besteht erhebliches Interesse an der Kernspaltung.

238U ist auch deshalb ein wichtiger Stoff in Atomreaktoren, weil es Neutronen absorbieren kann, um schwerere Elemente zu produzieren, von denen das Wichtigste Plutonium ist, ein anderer Kernbrennstoff. Unter den richtigen Bedingungen kann mehr Plutonium aus 238U hergestellt werden, als dabei an 235U verbraucht wird. Ein derartiges Verfahren findet in den sog. "Schnellen Brütern" -Reaktortypen- statt.

   

Atomische Eigenschaften

Atomgewicht ( amu ) 238,0289
Atomradius - Goldschmidt ( nm ) 0,138
Elektronenstruktur Rn 5f3 6d1 7s2
Ionisationspotential Nr. eV
1 6.19
Kristallstruktur orthorhombisch
Natürliche Isotopenverteilung Massenzahl %
234 0.005
235 0.720
238 99.275
Ordnungszahl 92
Photoelektrische Austrittsarbeit ( eV ) 3,6
Thermischer Neutronenabsorptionsquerschnitt ( Barns ) 7,6
angegebene Valenzen 2, 3, 4, 5, 6

Elektrische Eigenschaften

Elektrischer Widerstand bei 20C ( µOhmcm ) 27
Temperaturkoeffizient bei 0-100C ( K-1 ) 0,0034

Mechanische Eigenschaften

Materialzustand weich hart polykristallin
E-modul im Zugversuch ( GPa )     175,8
Härte - Vickers 187 250
Kerbschlagzähigkeit nach Izod ( J m-1 ) 19 15
Kompressionsmodul ( GPa )     97,9
Poissonsche Konstante     0,20
Streckgrenze ( MPa ) 190 250
Zugfestigkeit ( MPa ) 385 580

Physikalische Eigenschaften

Dichte bei 20C ( g cm-3 ) 19,05
Schmelzpunkt ( C ) 1132
Siedepunkt ( C ) 3818

Thermische Eigenschaften

Latente Schmelzwärme ( J g-1 ) 52,5
Latente Verdampfungswärme ( J g-1 ) 1753
Linearer Wärmeausdehnungskoeffizient bei 0-100C ( x10-6 K-1 ) 13,4
Spezifische Wärme bei 25C ( J K-1 kg-1 ) 116
Wärmeleitfähigkeit bei 0-100C ( W m-1 K-1 ) 27,5

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