Uran – Steckbrief

Stellung im Periodensystem

Zum ganzen Periodensystem

Vorkommen und Gewinnung

Uran ist kein seltenes Element. In der Erdkruste kommt es etwa so häufig vor wie Zinn, liegt aber meist fein verteilt in Gesteinen, Böden und im Meerwasser. Das wichtigste Erz ist Uraninit, ein Uranoxid, das als schwarze, pechartig glänzende Pechblende auftritt. Abgebaut wird es heute vor allem in Kasachstan, Kanada, Namibia und Australien. In Deutschland förderte die Wismut in Sachsen und Thüringen bis 1990 Uran.

Natürliches Uran besteht aus mehreren Isotopen, und alle sind radioaktiv. Gut 99 Prozent sind Uran-238 mit einer Halbwertszeit von rund viereinhalb Milliarden Jahren, so alt wie die Erde. Weniger als ein Prozent ist Uran-235 mit rund 700 Millionen Jahren.

Klaproth untersuchte 1789 Pechblende aus dem Erzgebirge und hielt den Stoff, den er daraus gewann, für ein neues Metall. Tatsächlich hatte er ein Uranoxid in der Hand. Er nannte das Element nach dem 1781 entdeckten Planeten Uranus.

Eigenschaften und Reaktionen

Uran steht in Periode 7 und ist das vierte Actinoid, in der Tabelle in der Actinoiden-Zeile zwischen Protactinium links und Neptunium rechts. Die Elektronenkonfiguration lautet [Rn] 5f³ 6d¹ 7s², die Elektronegativität beträgt 1,38 und der Atomradius 175 pm. Mit 18,95 g/cm³ ist Uran deutlich dichter als Blei. Uran schmilzt bei 1135 °C und siedet bei 4131 °C. Als Atommasse gilt 238,029 u, ein Mittelwert, den das häufige Isotop Uran-238 bestimmt.

Das Metall glänzt silbrig und läuft an der Luft rasch dunkel an, weil sich eine Oxidschicht bildet. Als feines Pulver kann es sich selbst entzünden. In Verbindungen tritt Uran meist mit den Oxidationszahlen plus vier und plus sechs auf. Die sechswertigen Uranylsalze sind gelb bis gelbgrün.

Becquerel legte 1896 Uransalze auf eine lichtdicht verpackte Fotoplatte und fand sie geschwärzt. Er hatte unsichtbare Strahlung entdeckt, die vom Uran selbst ausgeht. Marie Curie untersuchte sie genauer und prägte den Begriff Radioaktivität.

Bei Uran sind zwei Gefahren zu unterscheiden. Als Schwermetall ist es chemisch giftig und schädigt vor allem die Nieren. Als Alphastrahler ist es wegen der langen Halbwertszeiten nur schwach radioaktiv, und von außen schirmt schon die Haut die Alphastrahlung ab. Gefährlich wird es vor allem, wenn Staub oder lösliche Verbindungen in den Körper gelangen.

Kernenergie, Uranglas und Altersbestimmung

Hahn und Straßmann beschossen 1938 in Berlin Uran mit Neutronen und wiesen danach das viel leichtere Barium nach. Lise Meitner und Otto Frisch erklärten kurz darauf, dass der Urankern dabei in zwei Teile zerbricht und viel Energie frei wird. Spaltet sich ein Kern von Uran-235, entstehen neue Neutronen, die weitere Kerne spalten können. Diese Folge nennt man Kettenreaktion. Sie wurde auch militärisch genutzt: Im August 1945 setzten die USA in Hiroshima und Nagasaki zwei Atombomben ein, die erste enthielt Uran.

In Kernkraftwerken läuft die Kettenreaktion dagegen kontrolliert ab. Weil Natururan nur wenig Uran-235 enthält, erhöht man dessen Anteil, das nennt man Anreicherung. Der Brennstoff wird zu Urandioxid-Tabletten gepresst. Die frei werdende Wärme erzeugt Dampf, der Turbinen antreibt. Rund ein Zehntel des weltweiten Stroms stammt aus Kernenergie. In Deutschland gingen die letzten Kraftwerke im April 2023 vom Netz. Abgebrannte Brennelemente müssen über sehr lange Zeiträume sicher gelagert werden.

Beim Anreichern bleibt abgereichertes Uran übrig, das weniger Uran-235 enthält als das Natururan. Es ist sehr dicht und wurde als Gegengewicht und Strahlenschutz verwendet, auch in Munition, was umstritten ist.

Schon im 19. Jahrhundert färbte man Glas mit Uranverbindungen gelb bis gelbgrün. Dieses Uranglas leuchtet unter ultraviolettem Licht kräftig grün, weil das Uranyl-Ion das Licht aufnimmt und als grünes Licht wieder abgibt.

Außerdem dient Uran als Uhr für Gesteine. Uran-238 zerfällt über eine lange Reihe zu stabilem Blei-206, Uran-235 zu Blei-207. Das Mineral Zirkon baut beim Kristallisieren etwas Uran ein, aber praktisch kein Blei. Aus dem Verhältnis beider Elemente lässt sich ablesen, wie alt ein Kristall ist. Manche Zirkone sind mehr als vier Milliarden Jahre alt.

Kurz gefragt

Welche Ordnungszahl hat Uran (U)?

Häufige Fragen