ウラン化学元素

ウラン（U）、周期表のアクチノイド系列の放射性化学元素、原子番号92。これは重要な核燃料です。

アクチノイド要素

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ウラン（最も親しみやすい）を含むグループのメンバーは自然に発生し、ほとんどは人工です。ウランとプルトニウムの両方が使用されています

。

ウランは地球の地殻の100万分の2を占めています。重要なウラン鉱物には、ピッチブレンデ（不純なU ₃ O ₈）、ウラニナイト（UO ₂）、カルノタイト（バナジン酸カリウムウラン）、オーツナイト（カルシウムウランリン酸カルシウム）、トルバナイト（銅ウランリン酸銅）などがあります。これらおよびその他の回収可能なウラン鉱石は、核燃料の供給源として、化石燃料のすべての既知の回収可能な堆積物よりも何倍も多くのエネルギーを含んでいます。1ポンドのウランは、140万キログラム（300万ポンド）もの石炭と同じくらいのエネルギーを生み出します。

ウラン鉱床の詳細、および採鉱、精製、回収技術の範囲については、ウラン処理を参照してください。ウラン生産に関する比較統計データについては、表を参照してください。

ウラン

国	鉱山生産2013（メートルトン）	世界の鉱山生産に占める割合
*見積もり。
出典：World Nuclear Association、World Uranium Mining Production（2014）。
カザフスタン	22,574	37.9
カナダ	9,332	15.6
オーストラリア	6,350	10.6
ニジェール*	4,528	7.6
ナミビア	4,315	7.2
ロシア	3,135	5.3
ウズベキスタン*	2,400	4.0
アメリカ	1,835	3.1
中国*	1,450	2.4
マラウイ	1,132	1.9
ウクライナ	1,075	1.9
南アフリカ	540	0.9
インド*	400	0.7
チェコ共和国	225	0.4
ブラジル	198	0.3
ルーマニア*	80	0.1
パキスタン*	41	0.1
ドイツ	27日	0.0
世界合計	59,637	100

ウランは濃い、硬い金属元素で、色は銀白色です。延性があり、順応性があり、高度な研磨が可能です。空気中で金属は変色し、細かく分割すると炎に変わります。それは電気の比較的悪い導体です。ドイツの化学者マーティンハインリッヒクラプロスによって発見されましたが（1789年）、最近発見された惑星天王星にちなんで名付けられましたが、金属自体はフランスの化学者エウゲンメルキオールペリゴットによって四塩化ウラン（UCl ₄）の還元によって最初に分離されました（1841年）。カリウム。

1869年にロシアの化学者ドミトリーメンデレーエフによる周期系の定式化は、1940年に最初の超ウラン元素ネプツニウムが発見されるまで保持されていた最も重い化学元素としてウランに注目しました。1896年にフランスの物理学者アンリベクレルがウランで発見しました放射能の現象。1898年にフランスの物理学者マリーとピエールキュリーによって最初に使用された用語。このプロパティは、後で他の多くの要素で発見されました。現在、すべての同位体で放射性を示すウランは、ウラン238（99.27％、4,510,000,000年の半減期）、ウラン235（0.72％、713,000,000年の半減期）、およびウラン234（0.006％、247,000年の半減期）。これらの長い半減期は、特定のウラン含有岩石中のウランの最終的な崩壊生成物である鉛の量を測定することにより、地球の年齢の決定を可能にします。ウラン238は親であり、ウラン234は放射性ウラン崩壊シリーズの娘の1人です。ウラン235は、アクチニウム崩壊シリーズの親です。アクチノイド要素も参照してください。

元素ウランは、ドイツの化学者であるオットーハーンとフリッツストラスマンが1938年後半に低速中性子によって爆撃されたウランの核分裂現象を発見した後、熱心な研究と幅広い関心の対象となりました。イタリア生まれのアメリカの物理学者エンリコフェルミは、中性子が核分裂生成物に含まれる可能性があり、したがって、核分裂を連鎖反応として継続する可能性があることを示唆しました（1939年初頭）。ハンガリー生まれのアメリカの物理学者レオシラード、アメリカの物理学者ハーバートL.アンダーソン、フランスの化学者フレデリックジョリオキュリー、および彼らの同僚はこの予測を確認しました（1939）。後の調査は、2の平均ことを示した¹ / ₂の原子当たりの中性子が核分裂中に放出されます。これらの発見は、最初の自立核連鎖反応（1942年12月2日）、最初の原子爆弾のテスト（1945年7月16日）、最初の原子爆弾の戦争（1945年8月6日）、最初の原子爆弾潜水艦（1955）、そして最初の本格的な原子力発電機（1957）。

核分裂は、比較的まれな同位体ウラン235（天然に存在する唯一の核分裂性物質）の遅い中性子で発生し、さまざまな用途で豊富な同位体ウラン238から分離する必要があります。ただし、ウラン238は、中性子を吸収して負のベータ崩壊を受けた後、遅い中性子で核分裂性であるプルトニウムに変換されます。したがって、天然ウランは転炉および増殖炉で使用でき、希少ウラン235によって核分裂が維持され、同時にウラン238の核変換によってプルトニウムが製造されます。核分裂性ウラン233は、天然に豊富に存在する非核分裂トリウム同位体トリウム232から核燃料として使用するために合成できます。ウランはまた、核変換反応によって合成超ウラン元素が調製される主要な材料として重要です。

強い電気陽性のウランは水と反応します。酸には溶けるがアルカリには溶けない。重要な酸化状態は+4（酸化物UO ₂、UCL ₄などの四ハロゲン化物、および緑色の水性イオンU ⁴ ⁺）と+6（酸化物UO ₃、六フッ化物UF ₆、および黄色のウラニルなど）です。イオンUO ₂ ²⁺）。水溶液中のウランは、線形構造[O = U = O] ²⁺を持つウラニルイオンとして最も安定しています。ウランも+3と+5の状態を示しますが、それぞれのイオンは不安定です。赤いU ³⁺イオンは、溶存酸素を含まない水中でもゆっくりと酸化します。UO ₂ ⁺イオンの色は、非常に希薄な溶液中でも不均化（UO ₂ ⁺が同時にU ⁴ ^+に還元され、UO ₂ ^2+に酸化される）するため不明です。

ウラン化合物は、セラミックの着色剤として使用されています。六フッ化ウラン（UF ₆）は、25°C（77°F）で異常に高い蒸気圧（115 torr = 0.15 atm = 15,300 Pa）の固体です。UF _6は、蒸気状態での腐食性にもかかわらず、UF、化学的に非常に反応性であるが、_6が広くウラン238からウラン235を分離するガス拡散及びガス遠心分離機の方法で使用されてきました。

有機金属化合物は、金属を有機基に結合する金属-炭素結合が存在する興味深い重要な化合物のグループです。ウラノセンは有機ウラン化合物U（C ₈ H ₈）₂であり、ウラン原子がシクロオクタテトラエンC ₈ H _8に関連する2つの有機環層の間に挟まれています。1968年のその発見は、有機金属化学の新しい領域を開きました。

要素のプロパティ

原子番号	92
原子量	238.03
融点	1,132.3°C（2,070.1°F）
沸点	3,818°C（6,904°F）
比重	19.05
酸化状態	+ 3、+ 4、+ 5、+ 6
気体の原子状態の電子配置	[Rn] 5f ³ 6d ¹ 7s ²