Quelltext der Seite Uran

{{Begriffsklärungshinweis}}

{{Weiterleitungshinweis|U-235|Zum U-Boot siehe [[U 235]].}}
{{Infobox Chemisches Element
<!--- Periodensystem --->
| Name         = Uran
| Symbol       = U
| Ordnungszahl = 92
| Serie        = Ac
| Gruppe       = Ac
| Periode      = 7
| Block        = f
| Hauptquelle  = <ref>Die Werte der atomaren und physikalischen Eigenschaften (Infobox) sind, wenn nicht anders angegeben, aus [https://www.webelements.com/uranium/ www.webelements.com (Uranium)] entnommen.</ref>
<!--- Allgemein --->
| Aussehen     = Silberweiß
| CAS          = {{CASRN|7440-61-1}}
| EG-Nummer    = 231-170-6
| ECHA-ID      = 100.028.336
| Massenanteil = 3,2&nbsp;ppm (54. Rang)<ref name="Binder">Harry H. Binder: ''Lexikon der chemischen Elemente.'' S. Hirzel Verlag, Stuttgart 1999, ISBN 3-7776-0736-3, S.&nbsp;674–682.</ref>
<!--- Atomar --->
| Atommasse = 238,02891(3)<ref name="CIAAW">[https://www.ciaaw.org/atomic-weights.htm CIAAW, Standard Atomic Weights Revised 2013].</ref>
| Atomradius = 138,5 (α-Uran)<ref name="Binder" />
| AtomradiusBerechnet = 
| KovalenterRadius = 142
| VanDerWaalsRadius = 
| Elektronenkonfiguration = &#x5B;[[Radon|Rn]]&#x5D; 5[[F-Orbital|f]]<sup>3</sup> 6[[D-Orbital|d]]<sup>1</sup> 7[[S-Orbital|s]]<sup>2</sup>
| Austrittsarbeit = 
| Ionisierungsenergie_1 = {{ZahlExp|6,19405|suffix=(6)|post=[[Elektronenvolt|eV]]<ref name="NIST-ASD-uranium">{{NIST-ASD|uranium|Abruf=2020-06-13}}</ref>}} ≈ {{ZahlExp|597,63|post=[[Joule|kJ]]/[[mol]]<ref name="Webelements-uranium">{{Webelements|uranium|atoms|Abruf=2020-06-13}}</ref>}}
| Ionisierungsenergie_2 = {{ZahlExp|11,6|suffix=(4)|post=eV<ref name="NIST-ASD-uranium" />}} ≈ {{ZahlExp|1120|post=kJ/mol<ref name="Webelements-uranium" />}}
| Ionisierungsenergie_3 = {{ZahlExp|19,8|suffix=(3)|post=eV<ref name="NIST-ASD-uranium" />}} ≈ {{ZahlExp|1910|post=kJ/mol<ref name="Webelements-uranium" />}}
| Ionisierungsenergie_4 = {{ZahlExp|36,7|suffix=(1,0)|post=eV<ref name="NIST-ASD-uranium" />}} ≈ {{ZahlExp|3540|post=kJ/mol<ref name="Webelements-uranium" />}}
| Ionisierungsenergie_5 = {{ZahlExp|46,0|suffix=(1,9)|post=eV<ref name="NIST-ASD-uranium" />}} ≈ {{ZahlExp|4440|post=kJ/mol<ref name="Webelements-uranium" />}}
<!--- Physikalisch --->
| Aggregatzustand = fest
| Modifikationen = 3
| Kristallstruktur = [[orthorhombisch]]<br>({{Raumgruppe|Cmcm|lang}})
| Dichte = 19,16&nbsp;g/cm<sup>3</sup><ref name="HOWI_2149">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=2149 |Endseite= }}</ref>
| RefTempDichte_K = 
| Mohshärte = 2,5–3<ref name="Binder" />
| Magnetismus = [[Paramagnetismus|paramagnetisch]] ([[Magnetische Suszeptibilität|''χ<sub>m</sub>'']] = 4,1 · 10<sup>−4</sup>)<ref>Robert C. Weast (Hrsg.): ''CRC Handbook of Chemistry and Physics''. CRC (Chemical Rubber Publishing Company), Boca Raton 1990, ISBN 0-8493-0470-9, S. E-129 bis E-145. Werte dort sind auf g/mol bezogen und in cgs-Einheiten angegeben. Der hier angegebene Wert ist der daraus berechnete maßeinheitslose SI-Wert.</ref>
| Schmelzpunkt_K = 1406
| Schmelzpunkt_C = 1133<ref name="HOWI_2149" />
| Siedepunkt_K = 4203 K<ref name="HOWI_2149" />
| Siedepunkt_C = 3930
| MolaresVolumen = 12,49 · 10<sup>−6</sup>
| Verdampfungswärme = 417,1 kJ/mol<ref name="HOWI_2149" />
| Schmelzwärme = 15,5<ref name="HOWI_2149" />
| Dampfdruck = 
| RefTempDampfdruck_K = 
| Schallgeschwindigkeit = ~3400 ([[Longitudinalwelle|long.]]),<br />~2000 ([[Transversalwelle|trans.]])
| RefTempSchallgeschwindigkeit_K = 293
| SpezifischeWärmekapazität = 116<ref name="Binder" />
| RefTempSpezifischeWärmekapazität_K = 298
| ElektrischeLeitfähigkeit = 3,24 · 10<sup>6</sup><ref name="Binder" />
| RefTempElektrischeLeitfähigkeit_K = 293
| Wärmeleitfähigkeit = 27,6<ref name="Binder" />
| RefTempWärmeleitfähigkeit_K = 300
<!--- Chemisch --->
| Oxidationszustände = +3, +4, +5, '''+6'''
| Normalpotential = −1,660 [[Volt|V]] (U<sup>3+</sup> + 3&nbsp;e<sup>−</sup> → U)
| Elektronegativität = 1,38
| CLH             = {{CLH-ECHA|ID=100.028.336 |Name=Uranium |Abruf=2016-08-01}}
| Quelle GHS-Kz   = <ref name="GESTIS">{{GESTIS|Name=Uran |CAS=7440-61-1 |ZVG=7920 |Abruf=2016-08-09}}</ref>
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|06|08}}
| GHS-Signalwort  = Gefahr
| H               = {{H-Sätze|330|300|373|413}}
| EUH             = {{EUH-Sätze|-}}
| P               = {{P-Sätze|?}}
| Quelle P        = 
| Radioaktiv      = Ja
<!--- Isotope --->
| Isotope =
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = U
| Massenzahl = 232
| NH = 0
| Halbwertszeit = 68,9 [[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 5,414
| Zerfallstyp1ZP = [[Thorium|<sup>228</sup>Th]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Neon|<sup>24</sup>Ne]]&nbsp;(9,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−11</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = 
| Zerfallstyp2ZP = [[Blei|<sup>208</sup>Pb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Symbol = U
| Massenzahl = 233
| NH = 0
| Halbwertszeit = 1,592&nbsp;·&nbsp;10<sup>5</sup>&nbsp;[[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 4,824
| Zerfallstyp1ZP = [[Thorium|<sup>229</sup>Th]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(6,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−11</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = 
| Zerfallstyp2ZP = 
| Zerfallstyp3ZM = [[Neon|<sup>24</sup>Ne]]&nbsp;(9,5&nbsp;·&nbsp;10<sup>−11</sup> %)
| Zerfallstyp3ZE = 
| Zerfallstyp3ZP = [[Blei|<sup>209</sup>Pb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = U
| Massenzahl = 234
| NH = 0,0055
| Halbwertszeit = 2,455&nbsp;·&nbsp;10<sup>5</sup>&nbsp;[[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 4,774
| Zerfallstyp1ZP = [[Thorium|<sup>230</sup>Th]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Symbol = U
| Massenzahl = 235
| NH = 0,72
| Halbwertszeit = 7,038&nbsp;·&nbsp;10<sup>8</sup>&nbsp;[[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 4,398
| Zerfallstyp1ZP = [[Thorium|<sup>231</sup>Th]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(7,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−9</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = 
| Zerfallstyp2ZP = 
| Zerfallstyp3ZM = [[Neon|<sup>20</sup>Ne]]&nbsp;(8,0&nbsp;·&nbsp;10<sup>−10</sup> %)
| Zerfallstyp3ZE = 
| Zerfallstyp3ZP = [[Blei|<sup>215</sup>Pb]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = U
| Massenzahl = 235''[[Isomer (Kernphysik)|m]]''
| NH = 0
| Halbwertszeit = 26 [[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Isomerie-Übergang|IT]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = < 1
| Zerfallstyp1ZP = <sup>235</sup>U
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 2
| Symbol = U
| Massenzahl = 236
| NH = -1
| Halbwertszeit = 23,42&nbsp;·&nbsp;10<sup>6</sup>&nbsp;[[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 4,494
| Zerfallstyp1ZP = [[Thorium|<sup>232</sup>Th]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(9,6&nbsp;·&nbsp;10<sup>−8</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = 
| Zerfallstyp2ZP = 
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = U
| Massenzahl = 236''[[Isomer (Kernphysik)|m]]''
| NH = 0
| Halbwertszeit = 121 [[Nanosekunde|ns]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Spontane Spaltung|SF]] (0,013 %)
| Zerfallstyp1ZE = < 1
| Zerfallstyp1ZP = 
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Symbol = U
| Massenzahl = 236''[[Isomer (Kernphysik)|m]]''
| NH = 0
| Halbwertszeit = 115 ns
| Zerfallstyp1ZM = [[Isomerie-Übergang|IT]] (87 %)
| Zerfallstyp1ZE = 2,750
| Zerfallstyp1ZP = <sup>236</sup>U
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]] (13 %)
| Zerfallstyp2ZE = 
| Zerfallstyp2ZP = 
| Zerfallstyp3ZM = [[Alphastrahlung|α]] (< 10 %)
| Zerfallstyp3ZE = 7,322
| Zerfallstyp3ZP = [[Thorium|<sup>232</sup>Th]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = U
| Massenzahl = 237
| NH = 0
| Halbwertszeit = 6,75&nbsp;[[Tag|d]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 0,519
| Zerfallstyp1ZP = [[Neptunium|<sup>237</sup>Np]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 3
| Symbol = U
| Massenzahl = 238
| NH = '''99,27'''
| Halbwertszeit = 4,468&nbsp;·&nbsp;10<sup>9</sup>&nbsp;[[Jahr|a]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Alphastrahlung|α]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 4,270
| Zerfallstyp1ZP = [[Thorium|<sup>234</sup>Th]]
| Zerfallstyp2ZM = [[Spontane Spaltung|SF]]&nbsp;(5,45&nbsp;·&nbsp;10<sup>−5</sup> %)
| Zerfallstyp2ZE = 
| Zerfallstyp2ZP = 
| Zerfallstyp3ZM = [[Doppelter Betazerfall|β<sup>−</sup>β<sup>−</sup>]]&nbsp;(2,2&nbsp;·&nbsp;10<sup>−10</sup> %)
| Zerfallstyp3ZE = 
| Zerfallstyp3ZP = [[Plutonium|<sup>238</sup>Pu]]
}}
{{Infobox Chemisches Element/Isotop
| AnzahlZerfallstypen = 1
| Symbol = U
| Massenzahl = 239
| NH = 0
| Halbwertszeit = 23,45&nbsp;[[Minute|min]]
| Zerfallstyp1ZM = [[Betastrahlung|β<sup>−</sup>]] (100 %)
| Zerfallstyp1ZE = 
| Zerfallstyp1ZP = [[Neptunium|<sup>239</sup>Np]]
}}
| NMREigenschaften =
<!----
{{Infobox Chemisches Element/NMR
| Symbol = U
| Massenzahl_1 =
| Kernspin_1 =
| Gamma_1 =
| Empfindlichkeit_1 =
| Larmorfrequenz_1 =
}}
---->
}}

'''Uran''' (benannt nach dem Planeten [[Uranus (Planet)|Uranus]]) ist ein [[chemisches Element]] mit dem [[Elementsymbol]] U und der [[Ordnungszahl]] 92. Im [[Periodensystem]] steht es in der Gruppe der [[Actinoide]] ([[Periode-7-Element|7.&nbsp;Periode]], [[f-Block]]). Uran ist ein [[Metalle|Metall]], dessen sämtliche [[Isotop]]e [[Radioaktivität|radioaktiv]] sind. Natürlich in Mineralen auftretendes Uran besteht zu etwa 99,3 % aus dem Isotop <sup>238</sup>U und zu 0,7 % aus <sup>235</sup>U.

Eine besondere Bedeutung erhielt Uran nach der [[Entdeckung der Kernspaltung]] im Jahre 1938. Das Uranisotop <sup>235</sup>U ist durch [[thermische Neutronen]] spaltbar und damit – neben dem äußerst seltenen, aber aus Uran erzeugbaren [[Plutonium]]-Isotop <sup>239</sup>Pu – das einzige natürlich vorkommende [[Nuklid]], mit dem eine selbsterhaltende [[Kettenreaktion#Physikalische Kettenreaktionen|Kernspaltungs-Kettenreaktion]] möglich ist. Daher findet es Verwendung als Primärenergieträger in [[Kernkraftwerk]]en und [[Kernwaffe]]n.

== Geschichte ==
[[Datei:Georg Wagsfort.jpg|mini|links|Fundort der Erzstufe von 1789 aus Pechblende bei [[Johanngeorgenstadt]]]]

Uran wurde 1789 von dem deutschen, damals in Berlin lebenden, Chemieprofessor und Apotheker [[Martin Heinrich Klaproth]] aus dem Mineral [[Pechblende]] isoliert.<ref>{{ANNO|omp|35|01|1789|899|Nota|ALTSEITE=399|anno-plus=ja}}</ref> Klaproth selbst benannte es  nach dem Planeten [[Uranus (Planet)|Uranus]] (und somit nach dem griechischen Himmelsgott [[Uranos]]), der acht Jahre zuvor (1781) von [[Friedrich Wilhelm Herschel]] entdeckt worden war.<ref>{{ANNO|esj|62|00|1793|4747|Ueber die neuern Gegenstende der chymie, vorzuglich das ohnlængst entdeckte halbmetal Uranium, &c|ALTSEITE=89|anno-plus=ja}}</ref> Am 24.&nbsp;September 1789 gab Klaproth die Entdeckung in einer Ansprache vor der [[Königlich-Preußische Akademie der Wissenschaften|Preußischen Akademie der Wissenschaften]] bekannt. Zuerst wurde seine Entdeckung ''Uranit'' genannt, 1790 dann in ''Uranium'' umbenannt. Klaproth hatte seine Entdeckung bei der Analyse des Erzes aus dem Bergwerk „[[Georg-Wagsfort-Fundgrube|Georg Wagsfort]]“ in [[Wittigsthal]] bei [[Johanngeorgenstadt]] in [[Sachsen]] gemacht. Er behandelte das Erz mit Säure und erwärmte es stark. Das Ergebnis bestand in einem schwarzen Pulver, welches er Uran nannte.

Klaproth hatte tatsächlich ein neues Element identifiziert, aber was er gewonnen hatte, war nicht das Element Uran selbst, sondern ein [[Oxid]]. Erst fünfzig Jahre später im Jahre 1841 gelang es dem Franzosen [[Eugène Peligot]], reines Uranmetall zu gewinnen. In der ersten Hälfte des 19.&nbsp;Jahrhunderts wurde Uran zusammen mit anderen Mineralien in [[Jáchymov|St. Joachimsthal]] sowie in einigen Minen in [[Cornwall]] (England) gewonnen.

[[Datei:U glass above.jpg|mini|links|Tortenplatte mit Fuß, teilweise aus gelbgrünem [[Uranglas]].]]

Uranverbindungen wurden im ganzen 19.&nbsp;Jahrhundert zum [[Färben]] von [[Glas]] und [[Keramik]] verwendet, um Vasen und Dekorationsstücken, aber auch alltäglichen Gebrauchsgegenständen wie Schüsseln, Gläsern etc. eine gelbgrüne Farbe („annagrün“) zu geben. Glashersteller in Joachimsthal (Böhmen) benutzten diese Technik bereits 1826. Noch bis in die Mitte des 20.&nbsp;Jahrhunderts wurde Uran zur Glasfärbung genutzt, erst dann wurde es durch andere, weniger bedenkliche farbgebende Mineralien ersetzt. [[Uranglasur|Uranhaltige keramische Glasuren]] von [[Orange (Farbe)|Orange]] bis leuchtend [[Rot]] wurden für [[Essgeschirr|Geschirr]] bis hin zu architektonischem Beiwerk verwendet. Diese in den USA aufgrund des Namens eines Herstellers „Fiestaware“ genannte Keramik gehört wohl (neben [[Americium]]-Rauchmeldern) zu den radioaktivsten Gegenständen, welche noch immer in vielen amerikanischen Haushalten zu finden sind.

In der Photographie diente bis weit ins 20.&nbsp;Jahrhundert [[Uranylnitrat]] zur [[Tonung|Braun- und Rottonung]] von Diapositivplatten, Platinbildern und Bromsilberbildern.<ref name="Fritzschmidt">Fritz Schmidt: ''Kompendium der praktischen Photographie''. 10., wesentlich verbesserte Auflage. Leipzig 1906. Urannitrat S.&nbsp;191, Urantonung S.&nbsp;268, 291, 339.</ref>

Dass Uran radioaktiv ist, wurde 1896 zuerst von [[Antoine Henri Becquerel]] festgestellt.

Uran galt lange als das Element mit der höchsten Ordnungszahl, das natürlich vorkommt. Im Jahr 1971 wurden jedoch winzigste Spuren des [[Plutonium]]isotops <sup>244</sup>Pu nachgewiesen, weshalb Plutonium (Z&#8239;=&#8239;94) Uran als natürliches Element mit der höchsten Ordnungszahl ablöste.<ref name="PU244">D. C. Hoffman, F. O. Lawrence, J. L. Mewherter, F. M. Rourke: ''Detection of Plutonium-244 in Nature.'' In: ''[[Nature]]''. Band 234, 1971, S.&nbsp;132–134 ([[doi:10.1038/234132a0]]).</ref>

== Vorkommen ==
[[Datei:Pitchblende schlema-alberoda.JPG|mini|links|Uranerz (Pechblende)]]
{{Hauptartikel|Uranlagerstätte}}

Uran kommt nicht [[gediegen]] in der Natur vor, sondern stets in sauerstoffhaltigen Mineralen. Bedeutende [[:Kategorie:Uranmineral|Uranminerale]] sind unter anderem [[Brannerit]] und [[Uraninit]] (Oxide), [[Torbernit]], [[Heinrichit]] und [[Carnotit]] (Phosphate, Arsenate und Vanadate) sowie [[Coffinit]] und [[Uranophan]] (Silikate). Es gibt insgesamt rund 230 Uranminerale, die lokal ebenfalls von wirtschaftlicher Bedeutung sein können. In sedimentären Lagerstätten können sich auch [[Pseudomorphose]]n von Uranmineralen (meist Uraninit in Form von Pechblende) nach fossilem Holz oder Bakterien bilden.<ref>Helmut Tonndorf: ''Metallogenie des Urans im ostdeutschen Zechstein – Ein Beitrag zum Nachweis und zur Charakteristik stofflicher Umverteilungs- und Anreicherungsprozesse''. (= Abhandlungen der sächsischen Akademie der Wissenschaften zu Leipzig, Mathematisch-naturwissenschaftliche Klasse. Band 58, Heft 3). Akademie Verlag, Berlin 1994, ISBN 3-05-501621-1.</ref>

Die beiden entscheidenden Faktoren für die Verteilung des radioaktiven Elements Uran auf der Erde sind zum einen der [[Goldschmidt-Klassifikation|lithophile]] Charakter des Elements sowie seine unterschiedliche Mobilität in wässrigen Lösungen unter oxidierenden und reduzierenden Bedingungen. Der lithophile Charakter sorgt dafür, dass Uran sich in [[Silicate|silikatreichen]] [[Magma|Schmelzen]] anreichert. Daher enthalten in der Regel [[Felsit|felsische Magmatite]] wie [[Granit]] als [[Plutonit]] oder [[Rhyolith]] als [[Vulkanit]] die höchsten Konzentrationen dieses Elements. Die [[Kontinentale Erdkruste|kontinentale Kruste]] ist der Bereich der Erde mit den höchsten Urangehalten von durchschnittlich 2,5 [[Parts per million|ppm]], während die [[Ozeanische Erdkruste|ozeanische Kruste]] und der [[Erdmantel]] um Größenordnungen geringere Urangehalte aufweisen. In magmatischen Gesteinen wird Uran meist in akzessorische [[Mineral]]e wie [[Zirkon]] oder [[Monazit]] eingebaut, mit welchen man daher sehr gut das Alter der Gesteine datieren kann.

Die unterschiedliche Löslichkeit von Uran unter oxidierenden oder reduzierenden Bedingungen in Lösungen ist der zweite entscheidende Faktor für die Verteilung des Elements und spielt für die Bildung von Uranlagerstätten eine große Rolle. Unter oxidierenden Bedingungen (UO<sub>2</sub><sup>2+</sup>) ist Uran in wässrigen Lösungen relativ mobil, während es unter reduzierenden Bedingungen (U<sup>4+</sup>) schwer löslich ist. Daher sind Redoxgrenzen oftmals lagerstättenkontrollierende Faktoren für das Element.

Ausgehend von oben genannten Faktoren und einigen weiteren gibt es eine große Spannbreite von Uranlagerstätten von magmatischen hydrothermalen bis zu sedimentären Typen. Wichtige Einzeltypen werden von der [[IAEO]] unterschieden.

Die höchsten Urangehalte werden in [[diskordanz]]gebundenen Lagerstätten mit durchschnittlichen Urangehalten von 0,3 bis 20 % erreicht.<ref>{{Internetquelle |url=https://world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/uranium-resources/geology-of-uranium-deposits |titel=Geology of Uranium Deposits |werk=World Nuclear Association |datum=2024-05-16 |sprache=en |abruf=2024-09-02}}</ref> Diese stellen derzeit auch die beiden größten Uranproduzenten. Die größte Einzeluranressource der Erde ist [[Olympic Dam]] mit einem nachgewiesenen Uraninhalt von über 2 Millionen Tonnen bei durchschnittlichen Urangehalten von etwa 0,03 %.<ref>K. Ehrig, BHP Billiton. Präsentation auf der South Australia Explorers Conference, Adelaide 2008.</ref> Das erste Uranbergwerk der Welt im industriellen Maßstab in [[Jáchymov]] (Tschechische Republik) produzierte aus hydrothermalen Gängen.<ref name="radiz">Verschiedene Autoren: ''Uranbergbau im Erzgebirge und Kalter Krieg''. Ausgewählte Beiträge des RADIZ-Workshops vom 10. und 11. Oktober 1997 in Schlema, RADIZ-Information 16/1998, RADIZ e.&nbsp;V., Schlema.</ref>

Eine Besonderheit stellen die [[Naturreaktor Oklo|Naturreaktoren von Oklo]] in Gabun sowie eine benachbarte Uranlagerstätte dar: Von ihnen ist bekannt, dass dort vor etwa 1,5 bis 2 Milliarden Jahren über Jahrtausende [[Kettenreaktion]]en in natürlichem Umfeld auftraten, im Zuge derer auch [[Plutonium]]-Isotope entstanden. Dies sind weltweit die einzigen Lagerstätten, in welchen das [[Isotopenverhältnis]] von Uran-235 zu Uran-238 von den oben angegebenen Daten abweicht, da der Reaktor die Differenz „verbraucht“ hat. Dies wurde entdeckt, als bei der [[Urananreicherung]] in Frankreich – trotz der verhältnismäßig kleinen Abweichung – Material für mehrere Atombomben „fehlte“ und deshalb – nicht zuletzt aus Angst vor [[Proliferation (Kernwaffen)|Proliferation]] – ermittelt werden musste, wie es dazu kommen konnte. Der Nachweis ungewöhnlicher Isotopenverhältnisse typischer stabiler [[Spaltprodukt]]e, der nicht anders als durch deren Produktion durch Kernspaltung zu erklären war, lieferte dann den endgültigen Beweis.

Im normalen Boden kommt Uran als [[Spurenelement]] vor. Die US-amerikanische ''Agency for Toxic Substances and Disease Registry'' (ATSDR) schätzt, dass sich in den obersten 33&nbsp;cm Erdboden einer Fläche von einer Quadrat[[meile]] Land im Mittel ca. 4 Tonnen Uran befinden, also etwa 1,5 Tonnen pro Quadratkilometer.

In Komplexen gebundenes Uran ist auch ein [[Ubiquist|ubiquitäres]] Element in der [[Hydrosphäre]]. Die Urankonzentration in Meerwasser beträgt ca. 3,3&nbsp;μg/l gegenüber den zum Teil deutlich geringeren Konzentrationen in den Flüssen (0,03&nbsp;μg/l im [[Amazonas]] bis 3,9&nbsp;μg/l im [[Ganges]]). Dies zeigt, dass Uran – wie alle wasserlöslichen Substanzen – im Meerwasser angereichert wird. Im Meerwasser befindet sich Uran im Gleichgewicht mit der Konzentration in der ozeanischen Kruste, weshalb dessen Entnahme dazu führen würde, dass entsprechende Mengen im Meerwasser gelöst werden, bis sich wieder ein Gleichgewicht bildet. Ähnlich wie bei Vorschlägen Gold aus Meerwasser zu gewinnen, ist jedoch – trotz der weitaus größeren Mengen Uran im Meerwasser im Vergleich zu jener in bekannten Lagerstätten – aufgrund der sehr geringen Konzentration derzeit eine Gewinnung nicht wirtschaftlich. Deutsche Flüsse weisen in der Regel Urankonzentrationen zwischen ca. 1 und 3&nbsp;μg/l auf. Die Quelle für das Uran liegt in dem [[geogen]]en Aufbau der durch die Flüsse entwässerten Gebiete, z.&nbsp;B. können Oberflächenwässer aus Mooren höhere Urankonzentrationen enthalten, und ist somit natürlichen Ursprungs. Lediglich in Ausnahmefällen sind die Urangehalte in Flüssen auf menschlichen Einfluss bspw. die Nutzung uranhaltiger [[Phosphatdünger]] und den Uranbergbau ([[Zwickauer Mulde]]: ca. 10&nbsp;μg/l) zurückzuführen. Uran findet sich in Deutschland im unbeeinflussten Grundwasser in Konzentrationen von unter 1 bis über 100&nbsp;μg/l. Die regelmäßige Einnahme von [[Trinkwasser]] mit erhöhten Urangehalten kann – aufgrund der chemischen Giftigkeit des [[Schwermetall]]s Uran – zum Auftreten von Nierenkrebs führen. Aus diesem Grund empfiehlt die Weltgesundheitsbehörde (WHO) für Trinkwasser einen Grenzwert von 30&nbsp;μg/l.<ref>Broder Merkel, Britta Planer-Friedrich, Christian Wolkersdorfer (Hrsg.): ''Uranium in the Aquatic Environment.'' [[Springer Science+Business Media|Springer-Verlag]], Heidelberg 2002, ISBN 3-540-43927-7.</ref>

Die größten Uranerzreserven liegen nach Angaben der [[Nuclear Energy Agency]] (NEA) in den [[Vereinigte Staaten|USA]], [[Niger]], [[Australien]], [[Kasachstan]], [[Namibia]], [[Südafrika]], [[Kanada]], [[Brasilien]], [[Russland]], [[Ukraine]] und [[Usbekistan]].<ref>{{Internetquelle |url=https://www.oecd-nea.org/jcms/pl_52718/uranium-2020-resources-production-and-demand?details=true |titel=Uranium 2020: Resources, Production and Demand |werk= |hrsg=NEA |sprache=en |abruf=2021-10-26}}</ref> Ehemals bedeutende Lagerstätten im Erzgebirge waren schon zu Zeiten der [[SDAG Wismut]] nicht zu Weltmarktpreisen zu gewinnen und sind heute wirtschaftlich nicht mehr interessant.

Uran ist in Spuren auch in Stein- und Braunkohle enthalten. Die weltweit jährlich für die Stromerzeugung verwendete Kohle enthält unter anderem etwa 10.000&nbsp;t Uran und 25.000&nbsp;t [[Thorium]], die entweder in die Umwelt gelangen oder sich in Kraftwerksasche und Filterstäuben anreichern. Vereinzelt gibt es daher schon Bestrebungen, Uran aus Kraftwerksasche zu gewinnen.<ref>{{Internetquelle |url=https://world-nuclear.org/information-library/safety-and-security/radiation-and-health/naturally-occurring-radioactive-materials-norm |titel=Naturally-Occurring Radioactive Materials (NORM) |werk=World Nuclear Association |datum=2024-04-29 |sprache=en |abruf=2024-09-02}}</ref> Da trotz Filtern eine gewisse Menge dieser Asche in die Umwelt gelangt, ist die messbare Erhöhung der Radioaktivität im Umfeld von Kohlekraftwerken im ''Normalbetrieb'' sogar höher als jene im Umfeld von Kernkraftwerken<ref>{{Internetquelle |autor=Mara Hvistendahl |url=https://www.scientificamerican.com/article/coal-ash-is-more-radioactive-than-nuclear-waste/ |titel=Coal Ash Is More Radioactive Than Nuclear Waste |werk=[[Scientific American]] |datum=2007-12-13 |sprache=en |abruf=2022-03-21}}</ref> (wobei hierbei natürlich Störfälle und über das übliche Maß hinausgehende Leckagen nicht berücksichtigt sind).

Der Zusammenhang erhöhter Urangehalte in Mineral- und Trinkwässern mit der Geologie der Grundwasserspeichergesteine wurde 2009 erstmals bundesweit untersucht.<ref>F. Knolle: ''Ein Beitrag zu Vorkommen und Herkunft von Uran in deutschen Mineral- und Leitungswässern.'' TU Braunschweig, 2009 [http://www.digibib.tu-bs.de/?docid=00027200 (PDF)]</ref> Dabei stellte sich heraus, dass erhöhte Urangehalte vorwiegend an Formationen wie Buntsandstein oder Keuper gebunden sind, die selbst geogen erhöhte Urangehalte aufweisen. Allerdings sind örtlich auch bereits Urangehalte aus landwirtschaftlicher Phosphatdüngung in das Grundwasser durchgeschlagen, denn Rohphosphate enthalten 10–200&nbsp;mg/kg Uran, was bei einer ordnungsgemäßen Düngung zu einem Eintrag von jährlich ca. 5&nbsp;g/ha Uran führen kann.

[[Datei:Evolution of Earth's radiogenic heat-with total.svg|mini| Quellen des radioaktiven Anteils der Erdwärme von [[Entstehung der Erde]] bis heute (Zeitskala in „Ga“ = Milliarden Jahre)]]
Da Uran eines der schwersten Elemente ist, ist davon auszugehen, dass große Teile des irdischen Urans zu jenen Zeiten, als der gesamte Erdball glutflüssig geschmolzen war, zum [[Erdkern]] abgesunken sind. Uran ist neben Thorium und Kalium-40 einer der Hauptbestandteile der [[Erdwärme]], welche beständig durch radioaktiven Zerfall „nachgeliefert“ wird.

== Abbau ==
{{Hauptartikel|Uranbergbau}}

In Deutschland wurde Uran in der [[Landkreis Sächsische Schweiz|Sächsischen Schweiz]] ([[Königstein (Sächsische Schweiz)|Königstein]]) zuerst konventionell und später durch [[Laugen|Laugung]], in [[Dresden]] ([[Coschütz/Gittersee]] insbesondere in [[Gittersee]]) und im [[Erzgebirge]] ([[Schlema]], [[Schneeberg (Erzgebirge)|Schneeberg]], [[Johanngeorgenstadt]], [[Pöhla (Schwarzenberg)|Pöhla]]) sowie in Ostthüringen ([[Ronneburg (Thüringen)|Ronneburg]]) meist unter Tage als [[Pechblende]] durch die [[Wismut (Unternehmen)|SDAG Wismut]] abgebaut. Geringe Mengen wurden auch im [[Schwarzwald]] und im [[Fichtelgebirge]] gefördert. Die [[Deutsche Demokratische Republik|DDR]] war damals weltweit der drittgrößte Uranproduzent. Die Abbaugebiete wurden nach 1990 geschlossen, da sie aufgrund des niedrigen Weltmarktpreises unwirtschaftlich waren und der Uranbedarf wegen der geänderten politischen Weltlage (geringere Bedeutung von strategischen Atomwaffen) zurückging. Im Zuge der Sanierung des Standortes Königstein wurde nach 1990 Urankonzentrat als „Nebenprodukt“ der Grubenwasserreinigung auf dem Weltmarkt verkauft. Diese Lieferungen wurden 2021 eingestellt, nachdem auf diesem Weg seit 1990 noch etwa 2.000 Tonnen Urankonzentrat verkauft wurden. Die Einstellung dieser Lieferungen bedeutete gleichzeitig den Ausstieg Deutschlands aus der Reihe uranproduzierender Staaten.<ref name="Letzte_Uran-Laster_starten_in_Königstein">''Letzte Uran-Laster starten in Königstein'' In: ''Sächsische Zeitung'' (Ausgabe Pirna) vom 1. Juni 2021.</ref> Im Gegensatz zu anderen Rohstoffen, deren blasenartige Preisentwicklung Mitte/Ende der 2000er-Dekade zu einem „[[Berggeschrey]]“ im Erzgebirge und vereinzelten Versuchen der Wiederaufnahme des Bergbaus führte, gab es, trotz zwischenzeitlich explosionsartig steigenden Uranpreisen zur selben Zeit, keine ernsthaften Versuche, im Erzgebirge wieder im großen Stil Uran abzubauen.

Im Westteil Deutschlands wurden mehrere Kleinst- und Kleinlagerstätten erkundet, jedoch erfolgte einzig in [[Menzenschwand#Bergbau|Menzenschwand]] im Schwarzwald ein nennenswerter Abbau, der 1991 eingestellt wurde. Offiziell diente die [[Grube Krunkelbach]] lediglich der „Erkundung“ und angesichts ihrer Stilllegung kurz nach der Wiedervereinigung ist es zumindest denkbar, dass der Abbau des [[Dual Use|Dual-Use]]-Gutes Uran auch strategischen Zwecken diente, die nach 1990 hinfällig wurden.
[[Datei:Karte Urangewinnung.svg|mini|rechts|hochkant=2|Die zehn Staaten mit der weltweit größten Uranförderung (2008)]]

Die Weltproduktion von Uran betrug im Jahr 2006 39.603 Tonnen. Große Förderländer sind Australien, Kanada, Russland, Niger, Namibia, Kasachstan, Usbekistan, Südafrika und die USA. Der Verbrauch lag 2006 weltweit bei 66.500 Tonnen und wird von der [[Internationale Atomenergieorganisation|Internationalen Atomenergieorganisation (IAEO)]] durch den Neubau von Kernkraftwerken für das Jahr 2030 auf 93.775 bis 121.955 Tonnen geschätzt. Der Abbau deckt etwa 60 % des aktuellen Bedarfs, der Rest wird durch Lagerbestände, [[Wiederaufarbeitung]] und abgerüstete Kernwaffen gedeckt.<ref name="redbook2007">{{Literatur |Autor=[[Nuclear Energy Agency|OECD Nuclear Energy Agency]] und [[Internationale Atomenergieorganisation]] |Titel=Uranium 2007: Resources, Production and Demand |Verlag=[[OECD]] Publishing |Datum=2008 |ISBN=978-92-64-04768-6 |Sprache=en |Online=[http://www.laka.org/docu/boeken/pdf/6-01-2-20-94.pdf online] |Format=PDF |KBytes= |Abruf=2009-07-07}}</ref> Schätzungen der IAEO, [[Greenpeace]] und der Atomwirtschaft über die Reichweite der [[Uran/Tabellen und Grafiken|Uran-Vorkommen]] liegen unterschiedliche Angaben über die weltweiten Ressourcen und den zukünftigen Verbrauch zugrunde. Sie liegen zwischen 20 und 200 Jahren.<ref>''[https://www.faz.net/aktuell/wirtschaft/energie-uran-ist-ein-begehrter-rohstoff-geworden-1301941.html Uran ist ein begehrter Rohstoff geworden].'' In: ''FAZ.'' 6. Januar 2006.</ref>

Durch den Uranbergbau werden Uran und radioaktive Zerfallsprodukte (z.&nbsp;B. das radioaktive Edelgas [[Radon]]) aus dem Untergrund an die Oberfläche verbracht. Die damit verbundene Freisetzung führt zu Schäden an Umwelt und Gesundheit.<ref>Der schmutzigste Atombrennstoff, Fragen und Antworten zur Herkunft des Urans ({{Webarchiv|url=http://www.shop.ausgestrahlt.de/fileadmin/user_upload/shop/broschueren/uranheft_aufl4_web_k2.pdf |wayback=20120130214357 |text=PDF; 790&nbsp;kB}}).</ref>

== Darstellung ==
=== Verarbeitung von Uranerz ===
Uranerze, z.&nbsp;B. [[Uraninit]] (Pechblende, U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>) oder [[Carnotit]] (KUO<sub>2</sub>VO<sub>4</sub>&#8239;'''·'''&#8239;1,5&nbsp;H<sub>2</sub>O), werden sauer mit [[Schwefelsäure]] oder auch alkalisch mit [[Natriumcarbonat|Soda]] aufgeschlossen.

Die nach dem sauren Aufschluss entstandenen Lösungen werden mit Ammoniak behandelt, worauf der [[Yellow Cake]] ausfällt. Dieser enthält hauptsächlich [[Ammoniumdiuranat]] ((NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>U<sub>2</sub>O<sub>7</sub>) und noch weitere [[Polyuranate]], [[Uranylhydroxid]]e und [[Uranylsulfat|-sulfate]].
Die Lösung des alkalischen Aufschlusses wird mit [[Natronlauge|NaOH]] versetzt, [[Natronlauge|wodurch]]  [[Natriumdiuranat]] (Na<sub>2</sub>U<sub>2</sub>O<sub>7</sub>) ausfällt. Um das Natrium zu entfernen, wird es dann in H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> gelöst und anschließend mit [[Ammoniumhydroxid|wässrigem NH<sub>3</sub>]] als (NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>U<sub>2</sub>O<sub>7</sub> ausgefällt.

Der „Yellow Cake“ wird in [[Salpetersäure]] (HNO<sub>3</sub>) gelöst, wobei unlösliche Anteile ausfallen und durch Filtration oder Zentrifugieren entfernt werden. Aus der Lösung kann dann rohes [[Uranylnitrat]] (UO<sub>2</sub>(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>) auskristallisiert werden. Eine Lösung von Uranylnitrat wird dann mit [[Tributylphosphat]] (TBP) extrahiert ([[PUREX-Prozess]]), nach Eindampfen und Waschen wird reines Uranylnitrat erhalten.

Vorsichtige [[Pyrolyse]] führt zu den verschiedenen [[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikationen]] von [[Uran(VI)-oxid]] (UO<sub>3</sub>), je nach Temperatur und Sauerstoffdruck.<ref>Federation of American Scientists: [http://www.fas.org/programs/ssp/nukes/fuelcycle/centrifuges/U_production.html Uranium Production].</ref><ref>Frank Settle: {{Webarchiv | url= http://www.chemcases.com/2003version/nuclear/nc-06.htm | archive-is= 20130625| text=''Nuclear Chemistry, Uranium Production.''}}</ref><ref>Carl Willis: [https://carlwillis.wordpress.com/2008/02/20/uranium-chemistry Uranium Chemistry].</ref> Zur Gewichtsreduktion beim Transport wird der „Yellow Cake“ thermisch zersetzt, worauf schwarzes U<sub>3</sub>O<sub>8</sub> entsteht.

<gallery mode="packed" style="text-align:left">
 Yellowcake.jpg|Pulverförmiger [[Yellowcake]]
 Uranium conversion 1.jpg|Yellowcake sowie<br />[[Uranylnitrat]]-Lösung<br />UO<sub>2</sub>(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>
 Uranium conversion 2.jpg|<br />+ [[Ammoniumdiuranat]]<br />(NH<sub>4</sub>)<sub>2</sub>U<sub>2</sub>O<sub>7</sub>
 Uranium conversion 3.jpg|<br />+ [[Uran(IV)-oxid]]<br />UO<sub>2</sub>
</gallery>

=== Reindarstellung ===
Uran(VI)-oxid (UO<sub>3</sub>) wird mit Wasserstoff zu [[Uran(IV)-oxid]] (UO<sub>2</sub>) reduziert.<ref name="HOWI_1950">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1950 |Endseite= }}</ref> Bringt man Urandioxid mit wasserfreiem [[Fluorwasserstoff]] zur Reaktion, so entsteht [[Urantetrafluorid]], aus welchem schließlich durch Reduktion mittels [[Calcium]] oder [[Magnesium]] reines Uran gewonnen wird<ref name="Brauer">{{Literatur| Autor=Georg Brauer| Titel=Uran| Sammelwerk=Handbuch der Präparativen Anorganischen Chemie| Verlag=Ferdinand Enke Verlag| Ort=Stuttgart| Datum=1954| Seiten=1069–1073}}</ref>:
:<chem>UF4 + 2 Ca -> U + 2 CaF2</chem>
Uran kann generell durch die Reduktion von Uranhalogeniden mit Alkali- oder Erdalkalimetallen hergestellt werden<ref name="Brauer" />:
:<chem>UCl4 + 4 Na -> U + 4 NaCl</chem>
:<chem>UCl5 + 5 Na -> U + 5 NaCl</chem>
Ebenso kann auch eine Elektrolyse von KUF<sub>5</sub> oder UF<sub>4</sub> in geschmolzenem Calciumchlorid (CaCl<sub>2</sub>) / Natriumchlorid (NaCl) erfolgen. Sehr reines Uran kann durch die thermische Zersetzung von Uranhalogeniden an einem Glühdraht erzeugt werden.<ref name="LANL">{{Literatur |Autor=C. R. Hammond |Titel=The Elements |Sammelwerk=Handbook of Chemistry and Physics |Auflage=81. |Verlag=CRC Press |Datum=2000 |ISBN=0-8493-0481-4 |Online=[https://www-d0.fnal.gov/hardware/cal/lvps_info/engineering/elements.pdf online]}}</ref> Aus Urandioxid ist es u.&nbsp;a. durch Reduktion mit Calcium erhältlich.<ref>Wilhelm Jander: ''Über Darstellung von reinem Uran.'' In: ''[[Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie]].'' 138&nbsp;(1), 1924, S.&nbsp;321–329 ([[doi:10.1002/zaac.19241380131]]).</ref>
:<chem>UO2 + 2 Ca -> U + 2 CaO</chem>

== Eigenschaften ==
[[Datei:HEUranium.jpg|mini|Uranmetall]]
=== Physikalische Eigenschaften ===
Uran ist ein relativ weiches, silber-weißes Metall hoher [[Dichte]], welches in drei Modifikationen vorkommt.<ref name="Binder" /><ref name="brauer">{{BibISBN|3432878133| Seiten=1195}}</ref>

{| class="wikitable"
|+ Niederdruck-[[Polymorphie (Stoffeigenschaft)|Modifikationen]]
|- class="hintergrundfarbe6"
! [[Phase (Materie)|Phase]]
! stabiler<br>Temperaturbereich
! Dichte<br>(Temp.)
! [[Kristallsystem]]<br>(Achsen in [[Pikometer]])
<!--! [[Bravais-Gitter]]-->
<!--! [[Raumgruppe]]-->
|-
| α-Uran
| unterhalb 688&nbsp;°C
|
| [[Orthorhombisches Kristallsystem|orthorhombisch]]<br />(a = 285,4, b = 586,9, c = 495,6)
<!--| primitiv-->
<!--| <math>P2_1/m \;</math>-->
|-
| β-Uran
| 688&nbsp;°C bis 776&nbsp;°C
|
| [[Tetragonales Kristallsystem|tetragonal]]<br />(a = 1075,9, c = 565,6)
<!--| basiszentriert-->
<!--| <math>I112/m \;</math>-->
|-
| γ-Uran
| oberhalb 776&nbsp;°C
|
| [[Kubisches Kristallsystem|kubisch]]<br />(a = 352,5)
<!--| flächenzentriert-->
<!--| <math>Fddd \;</math>-->
|}

Uran-Rhodium-Germanium (URhGe) ist die erste entdeckte Legierung, die in sehr starken Magnetfeldern eine eintrittsinvariante [[Supraleiter|Supraleitung]] zeigt.<ref name="Levy">F. Levy, I. Sheikin, B. Grenier, A. D. Huxley: ''Magnetic Field-Induced Superconductivity in the Ferromagnet URhGe.'' In: ''[[Science]].'' 309, 2005, S.&nbsp;1343–1346 ([[doi:10.1126/science.1115498]]).</ref>

=== Chemische Eigenschaften ===
Uran ist in fein verteiltem Zustand [[Selbstentzündung|selbstentzündlich]]. Die meisten Säuren lösen metallisches Uran auf, während es von Basen nicht angegriffen wird. An der Luft überzieht sich das Metall mit einer [[Oxidation|Oxidschicht]].

Uran bildet eine Reihe von Verbindungen, in denen es in den [[Oxidationsstufe]]n +2 bis +6 vorliegen kann. Die Farbe von Urankomplexen ist in der Regel stark von der [[Oxidationszahl]], aber auch von der [[Kristallfeld- und Ligandenfeldtheorie|Ligandenumgebung]] abhängig. In wässriger [[Lösung (Chemie)|Lösung]], ebenso wie in festen [[Chemische Verbindung|Verbindungen]] werden häufig die folgenden Kombinationen von Farbe und Oxidationsstufe beobachtet: U<sup>3+</sup> (violett), U<sup>4+</sup> (grün), U<sup>V</sup>O<sub>2</sub><sup>+</sup> (blasslila) und U<sup>VI</sup>O<sub>2</sub><sup>2+</sup> (gelb).<ref name="HOWI_1956">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1956 |Endseite= }}</ref> In nichtwässrigen Lösungen mit organischen [[Ligand]]en ergeben sich häufig andere Farbkombinationen. Uran tritt in der Natur überwiegend mit den [[Oxidationszahl|Wertigkeiten]] +4 oder +6 auf. Vierwertige Uranminerale sind in Wasser unter normalen [[PH-Wert|pH]]/EH-Bedingungen nahezu unlöslich. Uranverbindungen sind giftig. Die Toxizität wird v.&nbsp;a. durch deren Löslichkeit bestimmt. Die leichtlöslichen Uranyl-Salze sind am giftigsten, die schwerlöslichen Oxide sind weniger giftig. Uran ist [[teratogen]].

=== Biologische Aspekte ===
Bei der Gattung ''[[Desulfovibrionales|Desulfovibrio]]'' wurde die Fähigkeit, Uran als Elektronenakzeptor zu verwenden, nachgewiesen: Uran(VI) wird zu Uran(IV) reduziert.
''Desulfovibrio vulgaris'' verwendet Cytochrom-c3 als Uran-Reduktase.<ref>D. R. Lovley, P. K. Widman, J. C. Woodward, E. J. Phillips: ''Reduction of Uranium by Cytochrome c3 of Desulfovibrio vulgaris.'' In: ''[[Appl. Environ. Microbiol.]]'' 59&nbsp;(11), 1993, S.&nbsp;3572–3576. PMID 8285665; {{PMC|182500}}.</ref> Wenn Uran(VI) als einziger für das Bakterium nutzbarer Elektronenakzeptor vorliegt, wurde allerdings kein Wachstum beobachtet.<ref>D. R. Lovley, E. J. Phillips: ''Reduction of Uranium by Desulfovibrio desulfuricans.'' In: ''[[Appl. Environ. Microbiol.]]'' 58&nbsp;(3), 1992, S.&nbsp;850–856. PMID 1575486; {{PMC|195344}}.</ref> Ein Bakterium, welches Uran(VI) als einzigen Elektronenakzeptor nutzen kann und dabei auch Wachstum zeigt, ist ''[[Geobacter metallireducens]]'' der [[Geobacteraceae]].<ref>D. R. Lovley, E. J. P. Phillips, Y. A. Gorby, E. R. Landa: ''Microbial Reduction of Uranium.'' In: ''[[Nature]].'' 350, 1991, S.&nbsp;413–416 ([[doi:10.1038/350413a0]]).</ref>

Unlösliches Uran kann durch bakterielle Aktivität mobilisiert werden. Unter aeroben Bedingungen können die Eisen-Schwefel-Bakterien ''[[Acidithiobacillus ferrooxidans]]'' und ''[[Leptospirillum ferrooxidans]]'' Pyrit (FeS<sub>2</sub>) zu Eisen(II)-sulfat (FeSO<sub>4</sub>) und dann zu Eisen(III)-sulfat (Fe<sub>2</sub>(SO<sub>4</sub>)<sub>3</sub>) oxidieren. Eisen(III)-Ionen können unlösliches Uran(IV) zu löslichem Uran(VI) oxidieren.<ref>O. H. Tuovinen, T. M. Bhatti: ''Microbiological Leaching of Uranium Ores.'' In: ''[[Minerals and Metallurgical Processing]].'' 16, 1999, S.&nbsp;51–60; [[doi:10.1007/BF03403234]].</ref>

Die Reduktion von löslichem Uran(VI) zu unlöslichem Uran(IV) durch [[Prokaryoten]] wurde als mögliche Methode zur biologischen Sanierung von Uran-kontaminierten Grundwässern und gefährlichen Abfällen vorgeschlagen.<ref>D. R. Lovley: ''Bioremediation of Organic and Metal Contaminants with Dissimilatory Metal Reduction.'' In: ''[[J. Ind. Microbiol.]]'' 14&nbsp;(2), 1995, S.&nbsp;85–93. PMID 7766214.</ref><ref>[http://eawag-bbd.ethz.ch/periodic/elements/u.html ''The Biochemical Periodic Tables – Uranium.'']</ref>

== Isotope ==
{{Siehe auch|Liste der Isotope/Ordnungszahl 91 bis Ordnungszahl 100#92 Uran|titel1=Liste der Uranisotope}}

Von Uran sind 25 Isotope und 3 [[Isomer (Kernphysik)|Kernisomere]] mit Halbwertszeiten zwischen 1&nbsp;µs und 4,468 Milliarden Jahren bekannt.<ref>[https://www.nndc.bnl.gov/wallet/zz/z092.html Nuclear Wallet Card – Z(92)] (engl.)</ref> Nur die vier langlebigsten Isotope kommen in der Natur vor. Davon stammen <sup>238</sup>U und <sup>235</sup>U noch aus der Entstehungszeit des Sonnensystems, sie wurden im [[r-Prozess]] in [[Supernova]]e gebildet. <sup>234</sup>U entsteht über mehrere Zwischenstufen beim Zerfall aus <sup>238</sup>U, <sup>236</sup>U durch seltene Neutroneneinfänge aus <sup>235</sup>U. Das künstlich erzeugbare fünftlanglebigste Isotop <sup>233</sup>U spielt in der Technik ebenfalls eine Rolle. Alle anderen Isotope haben Halbwertszeiten von maximal 68,9&nbsp;Jahren.

In natürlichem Uran ('''Natururan''') finden sich deshalb die Isotope <sup>238</sup>U zu 99,27 %, <sup>235</sup>U zu 0,72 %, <sup>234</sup>U zu 0,0055 % und <sup>236</sup>U in Spuren. Das Isotopenverhältnis der Uranisotope ändert sich im Laufe der Zeit, da <sup>238</sup>U und <sup>235</sup>U unterschiedlich schnell zerfallen. Die Häufigkeit des dritten natürlichen Isotops <sup>234</sup>U bleibt im Verhältnis zur Häufigkeit des <sup>238</sup>U konstant, da <sup>234</sup>U ein Zerfallsprodukt des <sup>238</sup>U ist und mit diesem im Gleichgewicht steht.

Ein anderes Verhältnis der Uranisotope findet sich im Bereich der Naturreaktoren, von denen [[Oklo]] in [[Gabun]] der zuerst entdeckte und der bekannteste ist. Bei dem heutigen Isotopenverhältnis von <sup>235</sup>U und <sup>238</sup>U ist das Auftreten einer derartigen natürlichen Reaktorzone nicht mehr möglich.

* <sup>238</sup>U hat eine Halbwertszeit von 4,468 Milliarden Jahren und ist wie die anderen natürlichen Isotope (<sup>234</sup>U und <sup>235</sup>U) ein [[Alphastrahlung|α-Strahler]]. Die spezifische [[Aktivität (Physik)|Aktivität]] von <sup>238</sup>U beträgt 12.450&nbsp;[[Becquerel (Einheit)|Bq]]/g. <sup>238</sup>U ist der natürliche Beginn der [[Uran-Radium-Reihe]].
* <sup>235</sup>U hat eine Halbwertszeit von 703,8 Mio. Jahren. Es ist der natürliche Beginn der [[Uran-Actinium-Reihe]]. Es ist spaltbar und hat einen Anteil von etwa 0,7 % in natürlichem Uranvorkommen. Aufgrund seiner Spaltbarkeit hat es große wirtschaftliche Bedeutung.
* <sup>234</sup>U hat eine Halbwertszeit von 245.500 Jahren. Es ist wegen seiner relativ kurzen Halbwertszeit im Vergleich zu <sup>238</sup>U nur in Spuren vorhanden, liefert aber einen gleich großen Beitrag zur Radioaktivität wie letzteres. Es entsteht gemäß:

: <math>\mathrm{^{238}_{\ 92}U\ \xrightarrow [4,468 \ Mrd. \ a]{\alpha} \ ^{234}_{\ 90}Th\ \xrightarrow [24,10 \ d]{\beta^-} \ ^{234m}_{\quad 91}Pa\ \xrightarrow [70,2 \ s]{\beta^-} \ ^{234}_{\ 92}U}</math>
: <small>Die Zeitangaben sind [[Halbwertszeit]]en.</small>

* <sup>236</sup>U ist ein α-Strahler mit einer Halbwertszeit von 23,42 Millionen Jahren und kommt in der Natur nur in Spuren vor.<ref>P. Steier, R. Golser, W. Kutschera, V. Liechtenstein, A. Priller, A. Valenta, C. Vockenhuber: ''Heavy ion AMS with a small accelerator, Nuclear Instruments and Methods.'' In: ''[[Physics Research B]].'' 188&nbsp;(1–4), 2002, S.&nbsp;283–287 ([[doi:10.1016/S0168-583X(01)01114-4]]).</ref> Es entsteht durch [[Neutroneneinfang]] aus <sup>235</sup>U. Wenn Uran einem erhöhten Neutronenfluss ausgesetzt ist, wie z.&nbsp;B. in einem Kernreaktor, erhöht sich der Anteil an <sup>236</sup>U deutlich.<ref>M. A. C. Hotchkis, D. Child, D. Fink, G. E. Jacobsen, P. J. Lee, N. Mino, A. M. Smith, C. Tuniz: ''Measurement of <sup>236</sup>U in environmental media, Nuclear Instruments and Methods.'' In: ''[[Physics Research B]].'' 172&nbsp;(1–4), 2000, S.&nbsp;659–665 ([[doi:10.1016/S0168-583X(00)00146-4]]).</ref> Die Anteile der Isotope <sup>234</sup>U, <sup>235</sup>U, <sup>236</sup>U in einer Urankontamination können Aufschluss über deren Ursprung geben.<ref>D. L. Donohue: ''Strengthening IAEA safeguards through environmental sampling and analysis.'' In: ''[[Journal of Alloys and Compounds]].'' 271–273, 1998, S.&nbsp;12–18 ([[doi:10.1016/S0925-8388(98)00015-2]]).</ref> <sup>236</sup>U zerfällt über die bis zum natürlichen [[Plutonium]] <sup>244</sup>Pu verlängerte [[Thorium-Reihe]].
* <sup>233</sup>U hat eine Halbwertszeit von 159.200 Jahren und ist spaltbar. Es ist nicht im natürlichen Uran enthalten, sondern wird in [[Brutreaktor]]en wie dem [[Kernkraftwerk THTR-300|THTR-300]] aus dem schwer spaltbaren [[Thorium]] <sup>232</sup>Th (Spalt-Wirkungsquerschnitt 3&nbsp;µb, wie beim <sup>238</sup>U) erbrütet. <sup>233</sup>U zerfällt über die [[Neptunium-Reihe]].

:<math>\mathrm{^{232}_{\ 90}Th\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow\ ^{233}_{\ 90}Th\ \xrightarrow [22,3 \ min]{\beta^-} \ ^{233}_{\ 91}Pa\ \xrightarrow [26,97 \ d]{\beta^-} \ ^{233}_{\ 92}U}</math>
: <small>Die Zeitangaben sind [[Halbwertszeit]]en.</small>

== Spaltbarkeit ==
[[Datei:Kernspaltung.gif|mini|Neutroneninduzierte Kernspaltung<br />([[Medium:Kernspaltung.gif|zum Abspielen Großansicht öffnen]])]]
Der [[Wirkungsquerschnitt]] für induzierte [[Kernspaltung]] durch ein [[thermische Neutronen|thermisches Neutron]] ist bei <sup>233</sup>U und <sup>235</sup>U mit 530 bzw. 586&nbsp;b ([[Barn]]) groß,<ref>G. Pfennig, H. Klewe-Nebenius, W. Seelmann-Eggebert (Hrsg.): ''Karlsruher [[Nuklidkarte]].'' 7. Auflage. 2006.</ref> bei <sup>238</sup>U dagegen mit nur 3&nbsp;μb sehr klein. Im technisch-praktischen Sinn sind also nur die Isotope 233 und 235 „gut spaltbar“ und damit mögliche Brennstoffe für [[Kernreaktor]]en.

Als „angereichert“ wird Uran bezeichnet, dessen Anteil an <sup>235</sup>U gegenüber dem <sup>238</sup>U durch [[Uran-Anreicherung]] erhöht wurde. Schwach angereichertes Uran (im Fachjargon „LEU“, lightly enriched uranium) wird in [[Kernkraftwerk]]en, [[hochangereichertes Uran]] („HEU“ highly enriched uranium) für Forschungszwecke, in der Medizin<ref>world-nuclear.org: {{Webarchiv|url=http://www.world-nuclear.org/info/Non-Power-Nuclear-Applications/Radioisotopes/Radioisotopes-in-Medicine |wayback=20131226042113 |text=Radioisotopes in Medicine }}.</ref>, in den Reaktoren der [[United States Navy|US Navy]]<ref name="cns" /> und zur Herstellung von [[Kernwaffe]]n verwendet. Die Grenze zwischen LEU und HEU wird gewöhnlich bei einem Anreicherungsgrad des <sup>235</sup>U von 20 % festgesetzt.

Die [[kritische Masse]] von <sup>235</sup>U beträgt etwa 49&nbsp;kg; hier ist der Wirkungsquerschnitt der schnellen Spaltung ausschlaggebend, da ein [[Moderator (Physik)|Moderator]] fehlt. Mit einem 20&nbsp;cm dicken Wasserreflektor lässt sich die kritische Masse auf 22&nbsp;kg, mit einem 30&nbsp;cm-Stahlreflektor auf 16,8&nbsp;kg absenken. In wässriger Lösung lässt sich die kritische Masse bei einer optimalen Dichte von 0,059&nbsp;g/cm³ mit Reflektor auf unter 600&nbsp;g verringern.<ref name="irsn">[[Institut de Radioprotection et de Sûreté Nucléaire]]: ''Evaluation of nuclear criticality safety data and limits for actinides in transport.'' S.&nbsp;16 ({{Webarchiv | url=http://ec.europa.eu/energy/nuclear/transport/doc/irsn_sect03_146.pdf | wayback=20141118085843 | text=PDF}}).</ref>

Die kritische Masse von <sup>233</sup>U beträgt nur rund 16&nbsp;kg. Auch hier lässt sich mit einem Reflektor die kritische Masse absenken: etwa 7,4&nbsp;kg mit 20&nbsp;cm Wasser und 6,2&nbsp;kg mit 30&nbsp;cm Stahl. In wässriger Lösung lässt sich die kritische Masse auf 425&nbsp;g verringern. Das Isotop kann in Kernreaktoren aus <sup>232</sup>[[Thorium|Th]] durch [[Neutroneneinfang]] und zwei anschließende Betazerfälle erbrütet werden.

Das Isotop mit der geringsten kritischen Masse (3,6&nbsp;kg) ist <sup>232</sup>U. Es ist wie alle geradzahligen Uranisotope beinahe ausschließlich durch schnelle Neutronen spaltbar. Mit Stahlreflektor kann die kritische Masse auf 1,9&nbsp;kg reduziert werden. Das Isotop ist jedoch nur sehr aufwändig zu gewinnen, da es sich nicht in einem Kernreaktor herstellen lässt.

Das vierte Uran-Isotop, das eine Kettenreaktion aufrechterhalten kann, ist <sup>234</sup>U. Seine kritische Masse beträgt 145&nbsp;kg. Es ist als Folgeprodukt von <sup>238</sup>U im natürlichen Uran enthalten und kann auch aus <sup>233</sup>U oder <sup>232</sup>Th erbrütet werden. Wegen der hohen kritischen Masse und der im Vergleich zu anderen spaltbaren Isotopen umständlichen Gewinnung spielt es in der Kerntechnik keine größere Rolle. Es wird allerdings bei den meisten Anreicherungsmethoden relativ gesehen noch stärker angereichert als <sup>235</sup>U, was wegen der geringen Ausgangskonzentration aber meist nicht ins Gewicht fällt.

Die Isotope <sup>236</sup>U und <sup>238</sup>U können selbst keine Kettenreaktion tragen. <sup>238</sup>U wird jedoch in Verbindung mit anderen, spaltbaren Isotopen in einem [[Schneller Brüter|schnellen Brüter]] als Brutstoff eingesetzt. Durch Neutroneneinfang und anschließende Betazerfälle entsteht dann <sup>239</sup>[[Plutonium|Pu]], das wiederum gut spaltbar ist.

== Verwendung und Verbreitung ==
[[Datei:Nuclear fuel pellets.jpeg|mini|Uranoxidpellets]]
<!--[[Datei:Uranium-glass-karafa.jpg|mini|rechts|Mit Uranverbindungen gefärbtes Glas]]-->
{{Hauptartikel|Uranwirtschaft}}

=== Zivile Nutzungen ===
Das Uranisotop <sup>235</sup>U wird in [[Kernkraftwerk]]en zur Energiegewinnung genutzt. Das Isotop <sup>238</sup>U kann in [[Brutreaktor]]en eingesetzt werden, um [[Plutonium]] herzustellen. Das [[Isotop]] <sup>235</sup>U kommt in nur geringer Konzentration (etwa 0,72 %) im natürlichen Uran vor und wird durch [[Uran-Anreicherung|Anreicherung]] konzentriert. Die zurückbleibende Fraktion wird abgereichertes Uran genannt ([[Abreicherung]]).

Bei der Spaltung eines <sup>235</sup>U-Atomkerns werden durchschnittlich 210&nbsp;[[Elektronenvolt|MeV]] Energie freigesetzt. Davon sind etwa 190&nbsp;MeV in einem Reaktor thermisch verwertbar.<ref>[https://www.zw-jena.de/energie/kernenergie.html Kernenergie – woher kommt sie?] Zukunftswerkstatt Jena</ref> Die Spaltung von 1&nbsp;g <sup>235</sup>U liefert daher etwa 0,95 MWd (Megawatt-Tage) = 22,8 MWh thermische Energie.

Ein Kilogramm <sup>235</sup>U hat einen als Wärme nutzbaren Energiegehalt von 76&nbsp;[[Vorsätze für Maßeinheiten|Tera]][[joule]] bzw. 2,5&nbsp;Mio. [[Steinkohleeinheit]]en.<ref>Martin Volkmer: ''Kernenergie Basiswissen'', Mitteilung ''Deutsches Atomforum e.&nbsp;V.'' Seite 35 ([https://www.kernd.de/kernd-wAssets/docs/service/018basiswissen.pdf PDF-Datei]), abgerufen am 26. Juni 2021.</ref>

Die aus 1&nbsp;kg Natururan tatsächlich erzeugte Strommenge hängt vom eingesetzten Reaktortyp und dem [[Brennstoffkreislauf]] ab und liegt etwa bei 36–56&nbsp;[[Wattstunde|MWh]] für den Fall der direkten Endlagerung der abgebrannten Brennelemente, also ohne Wiederaufarbeitung und ohne [[Brutreaktor|Brüten]].<ref name="redbook2007" /> <!-- Seite 406 --> (Nicht berücksichtigt ist der Energieaufwand für Bergbau, evtl. Anreicherung, Transport und Endlagerung.)

Aufgrund seiner hohen Absorptionswirkung für ionisierende Strahlung wird abgereichertes Uran (''depleted uranium'', DU) im [[Strahlenschutz]] als Abschirmmaterial eingesetzt. DU wird aufgrund seiner hohen Dichte für Trimmgewichte in Flugzeugen und Kielgewichte für Hochleistungssegelboote verwendet. Nach der Diskussion, die durch den [[El-Al-Flug 1862|Absturz einer Frachtmaschine in Amsterdam]] ausgelöst worden war, wird es in Flugzeugen durch [[Wolfram]] ersetzt.<ref>U.S. Nuclear Regulatory Commission: ''Systematic Radiological Assessment of Exemption for Source and Byproduct Materials.'' Abschnitt 3.17, S.&nbsp;531–533 ([https://www.nrc.gov/reading-rm/doc-collections/nuregs/staff/sr1717/nureg-1717.pdf PDF; 3,3&nbsp;MB]).</ref>

Vor allem in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts erfreute sich Uran auch als Bestandteil von [[Vaselineglas]] sowie [[Uranglasur]]en für [[Keramik]] einer großen Beliebtheit in den USA.<ref name="Rhodes">{{Literatur |Autor=Daniel Rhodes |Titel=Clay and Glazes for the Potter |Datum=2015}}</ref>

=== Militärische Nutzungen ===
<sup>235</sup>U ist neben Plutonium das wichtigste Ausgangsmaterial für den Bau von [[Kernwaffe]]n und Zündsätzen für [[Wasserstoffbombe]]n.
Kernreaktoren werden zum Antrieb großer Kriegsschiffe eingesetzt, etwa für Flugzeugträger und U-Boote. Allerdings besitzen nur wenige Länder nuklear angetriebene Kriegsschiffe. Jeder der zehn Flugzeugträger der [[Nimitz-Klasse]] der US-Navy besitzt 2 Reaktoren mit jeweils 140&nbsp;MW Leistung.

Viele Streitkräfte nutzen [[Uranmunition]].<ref>[http://uwa.physik.uni-oldenburg.de/1583.html Uni Oldenburg: Informationen über Uran-Munition].</ref> Das ist panzerbrechende Munition, die abgereichertes Uran als Projektilkernmaterial enthält. Die Munition wird beim Eintritt in den Panzerinnenraum zerstäubt und verbrennt dabei explosionsartig. Die entstehenden Stäube und Aerosole sind giftig und führen bei kontaminierten Personen zu Gesundheitsschäden.<ref>E. S. Craft, A. W. Abu-Qare, M. M. Flaherty, M. C. Garofolo, H. L. Rincavage, M. B. Abou-Donia: ''Depleted and natural Uranium: Chemistry and toxicological effects.'' In: ''[[Journal of Toxicology and Environmental Health – Part B – Critical Reviews]].'' 7&nbsp;(4), 2004, S.&nbsp;297–317 ([[doi:10.1080/10937400490452714]]).</ref>
Urangeschosse sind keine [[Hartkerngeschoss]]e, sondern gehören zur allgemeineren Übergruppe der [[Wuchtgeschoss]]e. Uran ist im Vergleich zu [[Wolfram]] zwar von ebenso großer Dichte, jedoch weniger hart und schmilzt früher. Uran steht [[Atommacht|Atomwaffenstaaten]] als Abfallprodukt aus der Anreicherung zur Verfügung. Die Beschaffung und Verarbeitung sind billiger als die der Alternative Wolfram.
In jüngster Zeit wurden in indisch-pakistanischen Grenzkonflikten, in [[Tschetschenien]], während der [[Sowjetische Intervention in Afghanistan|sowjetischen Invasion Afghanistans]], im [[Kosovokrieg|Kosovo-Krieg]], im [[Zweiter Golfkrieg|Zweiten Golfkrieg]] und in der [[Invasion (Militär)|Militärinvasion]] der [[Vereinigte Staaten|USA]] und anderer Staaten in den Irak ([[Dritter Golfkrieg]]) von den beteiligten Parteien insgesamt mehrere Hundert Tonnen Uranmunition eingesetzt.
Abgereichertes Uran wird bei Panzern – wie dem [[M1 Abrams]] – auch als [[Panzerung]] eingesetzt. Es handelt sich um eine Sandwichpanzerung mit einer Schicht Uran zwischen zwei Schichten Panzerstahl. Eine Folge der militärischen Verwendung ist die legale wie illegale Verbreitung uran- und auch [[plutonium]]haltigen Materials.

== Verbindungen ==
''→ Kategorie: [[:Kategorie:Uranverbindung|Uranverbindung]]''

=== Oxidationsstufen ===
[[Datei:U Oxstufen.jpg|mini|hochkant=1.5|Uran in den Oxidationsstufen +3 bis +6 in wässriger Lösung.]]
Uran bildet eine Reihe von Verbindungen, in denen es in den [[Oxidationsstufe]]n +2 bis +6 vorliegen kann. Es tritt in der Natur überwiegend mit den [[Oxidationszahl|Wertigkeiten]] +4 oder +6 auf.

==== Uran (II) ====
Im Jahre 2013 wurde erstmals Uran in der Oxidationsstufe +2 dargestellt. Die Synthese gelang durch Reduktion einer Tris(cyclopentadienyl)-Uran(III)-Verbindung unter Verwendung ''in situ'' erzeugter [[Alkalide]].<ref name="EvansU2">Matthew R. MacDonald, Megan E. Fieser, Jefferson E. Bates, Joseph W. Ziller, [[Filipp Furche]], William J. Evans: ''Identification of the +2 Oxidation State for Uranium in a Crystalline Molecular Complex, [K(2.2.2-Cryptand)][(C<sub>5</sub>H<sub>4</sub>SiMe<sub>3</sub>)<sub>3</sub>U].'' In: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'' 135, 2013, S.&nbsp;13310–13313 ([[doi:10.1021/ja406791t]]).</ref> Die Existenz molekularer Uran(II)-Verbindungen konnte auch durch die Reduktion eines Tris(aryloxid)aren-Uran(III)-Komplexes verifiziert werden, welcher chemisch durch elementares Kalium in Gegenwart von 2.2.2-[[Kryptand]],<ref name="MeyerU2" /> sowie [[Elektrochemie|elektrochemisch]] bei einem Potential von -2,50 V (gegen [[Ferrocen|Fc<sup>+</sup>/Fc]]) reduziert werden konnte.<ref>{{Literatur |Autor=Henry S. La Pierre, Hajime Kameo, Dominik P. Halter, Frank W. Heinemann, Karsten Meyer |Titel=Coordination and Redox Isomerization in the Reduction of a Uranium(III) Monoarene Complex |Sammelwerk=Angewandte Chemie International Edition |Band=53 |Nummer=28 |Datum=2014-07-07 |Seiten=7154–7157 |DOI=10.1002/anie.201402048 }}</ref> Die beiden Uran(II)-Komplexe besitzen eine unterschiedliche Elektronenkonfiguration, welche durch das Ligandenfeld bestimmt wird. Der Tris(cyclopentadienyl)-Uran(II)-Komplex besitzt die Elektronenkonfiguration [Rn] 5''f''<sup>3</sup>6''d''<sup>1</sup>,<ref name="EvansU2" /> wohingegen die Tris(aryloxid)aren-Uran(II)-Verbindung eine [Rn]-5''f<sup>4</sup>''-Konfiguration annimmt.<ref name="MeyerU2">Henry S. La Pierre, Andreas Scheurer, Frank W. Heinemann, Wolfgang Hieringer, Karsten Meyer: ''Synthesis and Characterization of a Uranium(II) Monoarene Complex Supported by ''δ'' Backbonding.'' In: ''[[Angewandte Chemie International Edition]].'' 53 (28), 2014, S.&nbsp;7158–7162 ([[doi:10.1002/anie.201402050]]).</ref>

==== Uran (III) ====
Die erste Uran(III)-Verbindung wurde 1842 von Peligot als UCl<sub>3</sub> dargestellt. Das U<sup>3+</sup>-Ion ist ein starkes Reduktionsmittel (Reduktionspotential zwischen -2,2 und 1,5 V gegen [[Ferrocen|Fc<sup>+</sup>/Fc]]) und setzt in Gegenwart von Wasser Wasserstoff frei.<ref>{{Literatur |Autor=William J. Evans, Stosh A. Kozimor |Titel=Expanding the chemistry of U<sup>3+</sup> reducing agents |Sammelwerk=[[Coordination Chemistry Reviews]] |Band=250 |Nummer=7 |Datum=2006-04-01 |Reihe=Actinide Chemistry |Seiten=911–935 |DOI=10.1016/j.ccr.2006.01.017 }}</ref> Uran(III)-Verbindungen sind in sauerstoff- und halogenfreien organischen Lösungsmitteln relativ stabil und unter anaeroben Bedingungen haltbar. Die Synthese von niedervalenten U(III) Komplexen erfolgt in der Regel ausgehend von UI<sub>3</sub>, oder dem daraus hergestellten U[[Hexamethyldisilazan|HMDS]]. UI<sub>3</sub> wird hierzu aus metallischem Uran mit elementarem Iod synthetisiert. Das besondere Interesse an niedervalentem Uran ergibt sich aus der hohen Reaktivität gegenüber kleinen Molekülen mit biologischer und industrieller Relevanz, wie z.&nbsp;B. CO, CO<sub>2</sub>, N<sub>2</sub>, NO, oder H<sub>2</sub>O.<ref>{{Internetquelle |url=https://eu.wiley.com/WileyCDA/WileyTitle/productCd-1118792823.html |titel=Wiley: Progress in Inorganic Chemistry, Volume 58 – Kenneth D. Karlin |zugriff=2017-10-14}}</ref>

==== Uran (IV) ====
Von den Verbindungen des Uran(IV) sind vor allem das Oxid ([[Urandioxid|UO<sub>2</sub>]]) und die vier Halogenide ([[Uran(IV)-fluorid|UF<sub>4</sub>]], [[Uran(IV)-chlorid|UCl<sub>4</sub>]], [[Uran(IV)-bromid|UBr<sub>4</sub>]] und [[Uran(IV)-iodid|UI<sub>4</sub>]]) bekannt. Es handelt sich um Feststoffe mit hohen Schmelzpunkten über 500&nbsp;°C.

==== Uran (V) ====
Seit 2003 sind Uranyl(V)-Verbindungen im Festkörper bekannt.<ref name="Berthet">J.-C. Berthet, M. Nielich, M. Ephritikhine: ''Isolation of a Uranyl [UO<sub>2</sub>]<sup>+</sup> Species: Crystallographic Comparison of the Dioxouranium(V) and (VI) Compounds [UO<sub>2</sub>(OPPh<sub>3</sub>)<sub>4</sub>](OTf)<em><sub>n</sub></em> (<em>n</em>=1, 2)''. In: ''[[Angew. Chem. Int. Ed.]]'' 42, 2003, S.&nbsp;1952 ([[doi:10.1002/anie.200250506]]).</ref> Seither wurden eine Vielzahl weiterer Uranyl(V)-Verbindungen synthetisiert.<ref name="Arnold">Polly L. Arnold, Jason B. Love, Dipti Patel: ''Pentavalent uranyl complexes.'' In: ''[[Coordination Chemistry Reviews]].'' 253&nbsp;(15–16), 2009, S.&nbsp;1973–1978 ([[doi:10.1016/j.ccr.2009.03.014]]).</ref>

==== Uran (VI) ====
{{Hauptartikel|Uranylverbindungen}}

Das sechswertige Uran kommt in der Natur ausschließlich in Form der UO<sub>2</sub><sup>2+</sup>-Gruppe (Uranyl-Gruppe) vor, d.&nbsp;h., es gibt kein U<sup>6+</sup>. Diese Gruppe bindet sich bevorzugt an sauerstoffhaltige Bindungspartner: als Phosphat, Sulfat, Carbonat und mit Wasser als Hydroxid. [[Uranylacetat]] und [[Uranylnitrat]] sind lösliche Uransalze. Diese Salze sind kommerziell erhältlich und entsprechen in ihrer Giftigkeit anderen Schwermetallnitraten und -acetaten.
<gallery widths="180" heights="140">
 Uranyl Acetate 10 3 07.jpg|Uranylacetat<br />(UO<sub>2</sub>(CH<sub>3</sub>COO)<sub>2</sub>)
 Uranyl Nitrate.jpg|Uranylnitrat<br />(UO<sub>2</sub>(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>)
</gallery>

=== Oxide ===
[[Urandioxid]] (UO<sub>2</sub>) ist ein schwarzes, kristallines Pulver, das im späten 19. Jahrhundert bis in die Mitte des 20. Jahrhunderts als Keramikglasur verwendet wurde. Heutzutage wird es vor allem als nuklearer Brennstoff in Brennstäben eingesetzt. Bekannt sind auch [[Urantrioxid]] (UO<sub>3</sub>), [[Triuranoctoxid]] (U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>) und [[Uranylperoxid]] (UO<sub>2</sub>O<sub>2</sub>).

==== Yellowcake ====
[[Datei:LEUPowder.jpg|mini|Pulverförmiger [[Yellowcake]]]]
[[Yellowcake]] ist ein Uranoxidkonzentrat. Der Name ist abgeleitet von der früheren Farbe und Textur. Heutzutage werden höhere [[Kalzination]]stemperaturen verwendet, wodurch der „gelbe Kuchen“ eher dunkelgrün bis schwarz ist. Ursprünglich waren die im Yellowcake enthaltenen chemischen Verbindungen unbekannt. Man nahm an, dass es sich um [[Ammoniumdiuranat]] oder [[Natriumdiuranat]] handelt. Die Zusammensetzung variierte und hing vom Verhüttungsprozess ab. Die Verbindungen, die in Yellowcake gefunden wurden, sind unter anderem [[Uranylhydroxid]], [[Uranylsulfat]], [[Natrium-para-Uranat]] und [[Uranylperoxid]], zusammen mit einer Reihe von Uranoxiden. Der heutige Yellowcake enthält typischerweise zu 70 bis 90 Prozent ([[Massenanteil]]) das Uranoxid (U<sub>3</sub>O<sub>8</sub>).

Das hellgelbe Ammoniumdiuranat ist ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Yellowcake. Manchmal wird es ebenfalls als „Yellowcake“ bezeichnet, das entspricht allerdings nicht dem allgemeinen Gebrauch.

=== Halogenide ===
[[Datei:UCl4.jpg|mini|[[Uran(IV)-chlorid]] (UCl<sub>4</sub>)]]
Für Uran sind Halogenide in den Oxidationsstufen +3 bis +6 bekannt. Für die Stufen +3 bis +5 sind sämtliche Verbindungen der vier [[Halogene]] [[Fluor]], [[Chlor]], [[Brom]] und [[Iod]] bekannt, für die Oxidationsstufe +6 sind es UF<sub>6</sub> und UCl<sub>6</sub>.<ref name="HOWI_1969">{{Holleman-Wiberg|Auflage=102 |Startseite=1969 |Endseite= }}</ref>

{| class="wikitable" style="text-align:center; font-size:90%;"
|-
! Oxidationszahl || F || Cl || Br || I
|-
| +6
| [[Uran(VI)-fluorid]]<br />UF<sub>6</sub><br />farblos
| [[Uran(VI)-chlorid]]<br />UCl<sub>6</sub><br />grün <!--(CAS-Nummer: 13763-23-0)-->
| 
| 
|-
| +5
| [[Uran(V)-fluorid]]<br />UF<sub>5</sub><br />farblos
| [[Uran(V)-chlorid]]<br />UCl<sub>5</sub><br />braun <!--(CAS-Nummer: 13470-21-8)-->
| [[Uran(V)-bromid]]<br />UBr<sub>5</sub><br />schwarz <!--(CAS-Nummer: 13775-16-1)-->
| ([[Uran(V)-iodid]])<br />(UI<sub>5</sub>)<br />&nbsp;
|-
| +4
| [[Uran(IV)-fluorid]]<br />UF<sub>4</sub><br />grün
| [[Uran(IV)-chlorid]]<br />UCl<sub>4</sub><br />grün
| [[Uran(IV)-bromid]]<br />UBr<sub>4</sub><br />braun <!--(CAS-Nummer: 13470-20-7)-->
| [[Uran(IV)-iodid]]<br />UI<sub>4</sub><br />schwarz <!--(CAS-Nummer: 13470-22-9)-->
|-
| +3
| [[Uran(III)-fluorid]]<br />UF<sub>3</sub><br />purpur
| [[Uran(III)-chlorid]]<br />UCl<sub>3</sub><br />rot
| [[Uran(III)-bromid]]<br />UBr<sub>3</sub><br />rot
| [[Uran(III)-iodid]]<br />UI<sub>3</sub><br />schwarz
|}

[[Datei:Uranium hexafluoride crystals sealed in an ampoule.jpg|mini|Uranhexafluoridkristalle in einer Glasampulle]]
[[Urantetrafluorid]] (UF<sub>4</sub>), auch bekannt als ''„green salt“'', ist ein Zwischenprodukt der Herstellung von Uranhexafluorid.

[[Uranhexafluorid]] (UF<sub>6</sub>) ist ein weißer Feststoff, der bei einer Temperatur von 56,5&nbsp;°C [[Sublimation (Physik)|sublimiert]] und nur unter Druck von mind. 1,5&nbsp;bar und 64,1&nbsp;°C eine flüssige Phase bildet. UF<sub>6</sub> ist die Uranverbindung, die für die zwei häufigsten [[Uran-Anreicherung|Anreicherungsprozesse]], [[Gasdiffusionsverfahren|Gasdiffusion]] und [[Gaszentrifuge]], verwendet wird. Es wird in der Industrie schlicht als „Hexe“ bezeichnet.

=== Metallorganische Verbindungen ===
[[Uranocen]] U(C<sub>8</sub>H<sub>8</sub>)<sub>2</sub> ist eine der ersten Organouranverbindungen und die bekannteste Verbindung des [[Cyclooctatetraen]] mit den [[F-Block|f-Elementen]].<ref name="STREITWIESER">A. Streitwieser, U. Müller-Westerhoff: ''Bis(cyclooctatetraenyl)uranium (Uranocene). A New Class of Sandwich Complexes That Utilize Atomic f Orbitals.'' In: ''[[J. Am. Chem. Soc.]]'' 90&nbsp;(26), 1968, S.&nbsp;7364–7364 ([[doi:10.1021/ja01028a044]]).</ref><ref>[[Christoph Elschenbroich]]: ''Organometallchemie.'' 6. Auflage. Wiesbaden 2008, ISBN 978-3-8351-0167-8, S.&nbsp;587–591.</ref> Weiterhin sind beispielsweise zu nennen auch das an der Luft stabile Derivat U(C<sub>8</sub>H<sub>4</sub>Ph<sub>4</sub>)<sub>2</sub> und das Cycloheptatrienylion [U(C<sub>7</sub>H<sub>7</sub>)<sub>2</sub>]<sup>−</sup>.<ref>D. Seyferth: ''Uranocene. The First Member of a New Class of Organometallic Derivatives of the f Elements.'' In: ''[[Organometallics]].'' 23&nbsp;(15), 2004, S.&nbsp;3562–3583 ([[doi:10.1021/om0400705]]).</ref>

== Analytik ==
=== Klassische qualitative Analytik von Uran ===
Uran tritt in Lösung meist als UO<sub>2</sub><sup>2+</sup>-Kation auf. Im anorganischen Trennungsgang wird UO<sub>2</sub><sup>2+</sup> in der [[Ammoniumsulfid-Urotropin-Gruppe]] nachgewiesen. Nach zahlreichen Trennungs- und Fällungsschritten wird es als UO<sub>2</sub>(SCN)<sub>2</sub>·3&nbsp;Ether in eine Etherphase extrahiert.

Der Nachweis erfolgt durch Zugabe von [[Gelbes Blutlaugensalz|gelbem Blutlaugensalz]] (K<sub>4</sub>[Fe(CN)<sub>6</sub>]), wobei sich bei relativ hohen Konzentrationen ein Mischkomplex bildet (K<sub>2</sub>(UO<sub>2</sub>[Fe(CN)<sub>6</sub>])). Dieser fällt als rotbrauner Niederschlag aus.<ref>G. Jander, E. Blasius: ''Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie.'' 16. Auflage. S. Hirzel Verlag, Stuttgart 2006, ISBN 3-7776-1388-6.</ref>

=== Instrumentelle quantitative Analytik von Uran ===

==== Thermisch angeregte optische Spektroskopie ====
Atomabsorptionsspektrometrie (AAS) in Form der Flammen-AAS und Induktiv-gekoppeltes-Plasma optische Emissionsspektrometrie ICP-OES werden auf Grund der geringen Empfindlichkeit nur in seltenen Ausnahmen für die Analytik eingesetzt. Wegen Störungen durch starke Carbidbildung wird auch die Graphitrohr-AAS nur selten eingesetzt.

==== Induktiv-gekoppelte Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS) ====
Mittels ICP-MS wird Uran sehr empfindlich gemessen, die in der Natur vorkommenden drei Uranisotope können direkt bestimmt werden. So kann z.&nbsp;B. das Isotop <sup>238</sup>U (99,274 %) in menschlichen Haarproben mittels ICP-MS mit einer Nachweisgrenze von 0,2&nbsp;ng/g bestimmt werden.<ref>H. Sela, Z. Karpas, C. Pickhardt, J.S. Becker: ''Biomonitoring of hair samples by laser ablation inductively couple plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS).'' In: ''[[International Journal of Mass Spectrometry]].'' 261&nbsp;(2–3), 2007, S.&nbsp;199–207 ([[doi:10.1016/j.ijms.2006.09.018]]).</ref>

==== Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) ====
In der NAA wird bei der Bestimmung von Uran die Aktivierungsreaktion <sup>238</sup>U(n,γ)<sup>239</sup>U genutzt. <sup>239</sup>U besitzt eine Halbwertszeit von 23,5&nbsp;min. Zur quantitativen Auswertung wird der Photopeak mit einer Gammastrahlungsenergie von 74&nbsp;keV herangezogen. Mit dieser hochempfindlichen Methode wurde eine Nachweisgrenze von 4&nbsp;pg/ml Uran in Meerwasser erzielt.<ref>R. Lobinski, Z. Marczenko: ''Spectrochemical Trace Analysis for Metals and Metalloids.'' Elsevier, Amsterdam 1997.</ref>

==== Fluoreszenzspektrometrie ====
Uran in Form von Uranylionen (UO<sub>2</sub><sup>2+</sup>) kann mit Hilfe der zeitaufgelösten, laserinduzierten Fluoreszenzspektrometrie (TR-LIF) quantitativ bestimmt werden. Diese Methode findet häufig Anwendung in der Überwachung und zum Nachweis von Uran in Grund- und Oberflächengewässern in der Nähe von Aufbereitungsanlagen, da sie die Möglichkeit der on-line Überwachung bietet. Nachweisgrenzen von 40&nbsp;ng/l wurden mit dieser Technik erzielt.<ref>G. Romanovskaya, V. Pogonin, A. Chibisov: ''Determination of Trace Amounts of Uranium(VI) in Various Materials by a Repetitive Laser Technique.'' In: ''[[Talanta]].'' 34&nbsp;(1), 1987, S.&nbsp;207–210 ([[doi:10.1016/0039-9140(87)80028-0]]; PMID 18964281).</ref>

==== Adsorptive kathodische Stripping-Voltammetrie (AdCSV) ====
Für die Uranbestimmung in Ab-, Grund- und Trinkwässern wird zunehmend die AdCSV verwendet. Das UO<sub>2</sub><sup>2+</sup>-Ion wird dabei in saurem Milieu mit Chloranilsäure komplexiert und elektrochemisch bei 150&nbsp;mV an einer hängenden Quecksilbertropfelektrode (HMDE) adsorptiv angereichert. Anschließend wird ein Voltammogramm von 50&nbsp;mV bis −200&nbsp;mV aufgenommen. Der Reduktionspeak liegt etwa bei −90&nbsp;mV. Mit diesem Verfahren wurde eine Nachweisgrenze von 24&nbsp;ng/l erzielt. Aufgrund der sehr guten Selektivität wurde das Verfahren als Standardverfahren (DIN 38406-17) genormt.<ref>G. Henze: ''Polarographie – Voltammetrie; Grundlagen und analytische Praxis.'' Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg/ New York 2001.</ref>

== Sicherheitshinweise ==
[[Datei:Gammaspektrum Uranerz.jpg|mini|Im [[Gammaspektroskopie|Gammaspektrum]] von Uranerz sind die verschieden langlebigen Nuklide <sup>226</sup>Ra, <sup>214</sup>Pb, <sup>214</sup>Bi aus der [[Uran-Radium-Reihe]] zu erkennen, die beim radioaktiven Zerfall von Uran entstehen.]]

Uran ist aufgrund seiner Radioaktivität gefährlich und, wie die meisten Schwermetalle, chemisch giftig.

Chemisch gefährlich sind vor allem wasserlösliche Uranverbindungen, welche analog zu [[Blei]], [[Cadmium]] und [[Quecksilber]] vorwiegend die [[Tubulus|Tubuli]] der [[Nephrotoxin|Nieren schädigen]].<ref>Thomas Efferth: ''Molekulare Pharmakologie und Toxikologie: Biologische Grundlagen von Arzneimitteln und Giften.'' Springer, 2006, ISBN 3-540-21223-X, S.&nbsp;238.</ref><ref>Werner Böcker, Helmut Denk, Philipp Ulrich Heitz: ''Repetitorium Pathologie.'' Elsevier, Urban & Fischer, 2007, ISBN 978-3-437-43400-6, S.&nbsp;296.</ref> Die [[Weltgesundheitsorganisation]] WHO empfahl 2003 – angesichts der Verwendung von abgereichertem Uran in [[Uranmunition]] – einen Grenzwert für die tägliche Aufnahme von löslichen Uranverbindungen von 0,5&nbsp;μg/kg Körpergewicht, von 5&nbsp;μg/kg für unlösliche Verbindungen und von maximal 1&nbsp;μg/m³ in der Umgebungsluft bei Aufnahme über den Atemtrakt.<ref name="who_DU">WHO: ''Depleted uranium: sources, exposure and health effects.'' Executive summary, Januar 2003 ([https://www.who.int/ionizing_radiation/pub_meet/en/DU_Eng.pdf PDF; 23&nbsp;kB]).</ref> Bei oraler Aufnahme von Uran und -verbindungen werden dabei zwischen 0,2 und 2 %, beim Einatmen etwa 5 % resorbiert, der Rest über den Harn ausgeschieden.<ref name="who_DU" />

Seine [[Radioaktivität]] erzeugt [[Ionisierende Strahlung]], welche Auslöser von [[Genom|Erbgutveränderungen]] – wie [[Mutation]]en – und nachfolgenden [[Krebs (Medizin)|Krebserkrankungen]] sein kann. Die langlebigen Uranisotope sind [[Alphastrahlung|α-Strahler]], die im Fall einer Aufnahme in den Körper eine relativ hohe Strahlendosis zur Folge haben. Beim Umgang und Lagerung von Uran und seinen Verbindungen ist zu beachten, dass aus den Uran-[[Zerfallsreihe#Die drei natürlichen Zerfallsreihen|Zerfallsreihen]] Folgeprodukte anwesend sind, die auch Beta- und durchdringende Gammastrahlen emittieren; daneben auch [[Radon]], das als Gas seinen Weg überallhin findet.

== Literatur ==
* Ingmar Grenthe, Janusz Drożdżyński, Takeo Fujino, Edgar C. Buck, Thomas E. Albrecht-Schmitt, Stephen F. Wolf: [http://radchem.nevada.edu/classes/rdch710/files/Uranium.pdf ''Uranium.''] In: Lester R. Morss, Norman M. Edelstein, Jean Fuger (Hrsg.): ''The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements.'' Springer, Dordrecht 2006, ISBN 1-4020-3555-1, S.&nbsp;253–698 ([[doi:10.1007/1-4020-3598-5 5]]).
* Walter D. Loveland, David Morrissey, Glenn T. Seaborg: ''Modern Nuclear Chemistry.'' Wiley-Interscience, 2006, ISBN 0-471-11532-0.
* Robert J Schwankner, Gerolf Lieckfeld, Doris Lienert: ''Die Frühgeschichte des Urans.'' In: ''Die Geowissenschaften.'' 7, 8, 1989, S.&nbsp;215–224 ([[doi:10.2312/geowissenschaften.1989.7.215]]).

== Weblinks ==
{{Commonscat|Uranium|Uran|audio=1|video=1}}
{{Wiktionary}}
* {{Webarchiv | url=http://www.ead.anl.gov/pub/doc/uranium.pdf | wayback=20040206045015 | text=Uranium: Human Health Fact Sheet}} ''(engl.)'' (PDF-Datei; 46&nbsp;kB)
* Peter Eichstaedt: [https://pubs.acs.org/cen/80th/uranium.html Uranium], Chemical & Engineering News, 2003
* [https://www.blv.admin.ch/blv/de/home/lebensmittel-und-ernaehrung/lebensmittelsicherheit/stoffe-im-fokus/kontaminanten/uran.html ''Uran''] – Informationen des [[Bundesamt für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen|Bundesamts für Lebensmittelsicherheit und Veterinärwesen]]

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="cns">
{{Internetquelle
 |hrsg=cns.miis.edu
 |url=http://cns.miis.edu/npr/pdfs/81mahip.pdf
 |format=PDF 235&nbsp;kB, S. 2(87)
 |sprache=en
 |titel=Ending the Production of Highly Enriched Uranium for Naval Reactors
 |zugriff=2016-04-12}}</ref>
</references>

{{Navigationsleiste Periodensystem}}

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[[Kategorie:Kernbrennstoff]]
[[Kategorie:Uran| ]]