Uraninit (smolnik) radioaktiven mineral urana – sestava, lastnosti in zgodovina
Pitchblende je radioaktiven mineral in ruda, bogata z uranom. Njegova kemijska sestava je pretežno UO2 , vsebuje pa tudi UO3 in okside svinca, torija in redkih zemeljskih elementov. Zaradi črne barve in visoke gostote je znan kot smolnata črnina. Običajno ga imenujemo tudi uraninit. Mineral je znan vsaj od 15. stoletja iz rudnikov srebra v Krušnih gorah na nemško-češki meji. M. Klaproth je leta 1789 s pomočjo v Nemčiji najdenega smolnika odkril element uran.
Pitchblende vsebuje majhno količino radija, ki je radioaktivni razpadni produkt urana. Ker izotopa urana238 U in 235U razpadata v izotopa svinca 206Pb in 207Pb, smolni kamen vedno vsebuje tudi majhne količine svinca. Majhne količine helija so prav tako prisotne v smoli kot posledica razpada alfa. Helij je bil prvič najden na Zemlji v smolniku, potem ko so ga odkrili v Sončevi atmosferi.
Sestava in mineralogija
Uraninit (pitchblende) je primarno sestavljen izuranovega oksida, pogosto zapisanega kot UO2 z različnimi stopnjami oksidacije, kar vodi do prisotnosti UO3 in drugih mešanih oksidov. V naravi je kemična sestava spremenljiva: poleg urana vsebuje sledove svinca (končni produkt razpadnih verig), torija, redkih zemeljskih elementov in včasih žvepla ali fosforja v pripadajočih mineralih. Kristalna struktura uraninit-a je običajno izometrična (kubična), čeprav ga v naravi najpogosteje najdemo v masivnih, zrnastih ali smolnatih oblikah.
Fizikalne in kemične lastnosti
Uraninit se običajno pojavlja črno do temno rjavo, s smolnatim do submetalnim sijajem. Ima visoko gostoto (naravni vzorci se lahko gibljejo v precejšnem razponu, od približno 6 do več kot 9 g/cm3, odvisno od vsebnosti urana in drugih primesi) in sorazmerno visoko trdoto v primerjavi z nekaterimi drugimi sulfidnimi in oksidnimi minerali. Pod vplivom vremena in kontaktnih tekočin se uraninit pogosto spreminja v sekundarne uranove minerale, kot so uranofane, torbernit, schoepit in drugi, ki so običajno bolj rumeni ali zelenkasti in manj radioaktivni kot primarni smolnik.
Radioaktivnost in razpadne verige
Uraninit je močno radioaktiven zaradi visoke vsebnosti uranovih izotopov 238U in 235U. Njuna alfa- in beta-izpada povzročata nastanek drugih elementov v razpadni verigi — med njimi radij in na koncu stalni svinec (206Pb in 207Pb). Prisotnost radija je bila ključna za zgodnje raziskave radioaktivnosti, saj radij močno sevanju izkaže in je bil ločen iz pitchblenda konec 19. stoletja. Alfa razpadi sprožijo tudi vznik helija, zato se v notranjosti fragmentov uraninitea lahko ujame helij, ki je bil eden prvih dokazov tega plina na Zemlji.
Zgodovina in vloga v znanosti
Uraninit ima pomembno vlogo v razvoju jedrske znanosti in radiologije. Leta 1789 je Martin Heinrich Klaproth na osnovi uranove spojine iz smolnika identificiral in poimenoval element uran. V poznem 19. stoletju sta Pierre in Marie Curie iz smolnika izolirala radij, kar je vodilo v odkritje in raziskave radioaktivnosti ter prineslo Nobelovo nagrado. Pitchblende je bil tudi ključna surovina v poznejših obdobjih za pridobivanje urana za vojaške in miroljubne jedrske aplikacije.
Nahajališča in rudarjenje
Uraninit se nahaja v različnih geoloških okoljih: v hidrotermalnih žilah, pegmatitih, granitih in kot sekundarni izloček v sedimentnih kamninah. Zgodovinska in pomembna nahajališča vključujejo rudnike srebra v Krušnih gorah (Jáchymov/Joachimsthal), bogata afriška nahajališča (npr. Shinkolobwe v Demokratčni republiki Kongo), Kanadsko območje Athabasca (visoko kakovostne rude) in različna nahajališča v Avstraliji, ZDA in Evropi. Uran se iz smolnika pridobiva z mehanskimi postopki zdrobljanja in kemičnim louženjem (npr. s kislinami ali alkalnimi raztopinami), nato sledi obogatitev in prečiščevanje, če je namen gorivo za jedrske reaktorje.
Uporabe
Glavna sodobna uporaba uraninitea je kot ruda za pridobivanje urana, ki se uporablja kot gorivo v jedrskih elektrarnah in za izdelavo izotopov v industriji ter medicini. V preteklosti so iz smolnika pridobivali tudi radij za medicinske in industrijske namene (npr. luminescenčne barve), vendar je zaradi visoke toksičnosti in radioaktivnosti uporaba radija danes zelo omejena in nadomeščena s krajevnimi ali umetnimi izotopi.
Napotki za varnost in okoljski vplivi
Ker je uraninit močno radioaktiven, zahteva ravnanje s previdnostjo: omejitev časa izpostavljenosti, povečanje oddaljenosti in ustrezno zaščito (ščitljenje) so osnovna pravila. Posebna nevarnost nastane zaradi radona — plinastega produkt razpada, ki se lahko sprošča iz rudniških prostorov ali skladiščnih kopov in predstavlja zdravstveno tveganje pri vdihavanju. Rudarska dejavnost lahko povzroči onesnaževanje okolja z radioaktivnimi tailingi in težkimi kovinami, zato so nadzor, zapiranje rudnikov in sanacija kritični za zmanjšanje dolgoročnih vplivov na ljudi in naravo.
Viri in nadaljnje branje
Za poglobljene informacije o mineralogiji, kemični sestavi in varnostnih priporočilih glede uraninitea priporočamo strokovne publikacije iz geologije, radiologije in industrijske ekologije. Zgodovinski viri o odkritjih urana in radija ponujajo tudi vpogled v razvoj moderne fizike in medicine.
Pojavnost
Pitchblende je glavna ruda urana. Nekatere najbolj kakovostne uranove rude na svetu so bile najdene v rudniku Shinkolobwe v Demokratični republiki Kongo (prvotni vir za projekt Manhattan) in v bazenu Athabasca v severni Kanadi. Drug pomemben vir smolnika je pri Velikem medvedjem jezeru na severozahodnih ozemljih Kanade, kjer ga najdemo v velikih količinah v povezavi s srebrom. Pojavlja se tudi v Avstraliji, Nemčiji, Angliji in Južni Afriki. V Združenih državah Amerike ga najdemo v zveznih državah New Hampshire, Connecticut, Severna Karolina, Wyoming, Kolorado, Arizona in Nova Mehika.
Uranovo rudo običajno predelajo v bližini rudnika v rumeno pogačo, ki je vmesni korak pri predelavi urana.
Kristali uraninita iz Topshama, Maine (velikost: 2,7 × 2,4 × 1,4 cm)
Sorodne strani
- Torianit
- nahajališča uranove rude
- Seznam mineralov
- Seznam rudnikov urana
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je smolni kamen?
O: Pitchblende je mineral in ruda, bogata z uranom, ki je radioaktivna, ima črno barvo in visoko gostoto ter vsebuje UO2, UO3, svinec, torij in redke zemeljske elemente.
V: Zakaj se imenuje smolni blestnik?
O: Zaradi svoje črne barve se imenuje smolnatec.
V: Kje so prvič našli smolnatec?
O: Pitchblende je bil prvič najden v rudnikih srebra v Krušnih gorah na meji med Nemčijo in Češko.
V: Kdo in kdaj je s pomočjo smole odkril uran?
O: M. Klaproth je leta 1789 s pomočjo smolnika, najdenega v Nemčiji, odkril element uran.
V: Katere druge elemente poleg urana vsebuje smolnik?
O: Pitchblende vsebuje tudi okside svinca, torija in redkih zemeljskih elementov.
V: Kje je vir radija v smolniku?
O: Radij je radioaktivni razpadni produkt urana, ki ga najdemo v smolniku.
V: Kateri drugi element je prisoten v smolniku kot posledica razpada alfa in kje so ga prvič odkrili?
O: Helij je prav tako prisoten v smolniku kot posledica razpada alfa in je bil prvič najden na Zemlji v smolniku, potem ko je bil odkrit v Sončevi atmosferi.
