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Uraninit

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Uraninit
Datei:Uraninite-225146.jpg
Uraninitstufe aus dem Steinbruch Swamp, Topsham (Maine), USA
(Größe: 2,7 cm × 2,4 cm × 1,4 cm)
Allgemeines und Klassifikation
IMA-Symbol

Urn<ref name="Warr" />

Andere Namen
  • Pechblende
  • Uranpecherz
  • Uranit
  • Uranin
  • Uranopissit<ref name="Spencer" />
Chemische Formel UO2
Mineralklasse
(und ggf. Abteilung) 		Oxide und Hydroxide – Oxide mit Metall : Sauerstoff = 1 : 2
System-Nummer nach
Strunz (8. Aufl.)
Lapis-Systematik
(nach Strunz und Weiß)
Strunz (9. Aufl.)
Dana
IV/D.16b
IV/D.31-060<ref name="Lapis" />

4.DL.05
05.01.01.01
Ähnliche Minerale Thorianit, Coffinit
Kristallographische Daten
Kristallsystem kubisch
Kristallklasse; Symbol hexakisoktaedrisch; 4/m32/m
Raumgruppe Fm3m (Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225<ref name="Greaux" />
Gitterparameter a = 5,47 Å<ref name="Greaux" />
Formeleinheiten Z = 4<ref name="Greaux" />
Physikalische Eigenschaften
Mohshärte 5 bis 6
Dichte (g/cm3) gemessen: 10,63 bis 10,95; berechnet: 10,88<ref name="Handbookofmineralogy" />
Spaltbarkeit gut
Bruch; Tenazität muschelig bis uneben, spröde
Farbe grau, schwarz, bräunlich
Strichfarbe braunschwarz bis grünlich
Transparenz undurchsichtig (Splitter und dünnste Schichten durchscheinend)
Glanz Fettglanz bis Metallglanz, matt
Radioaktivität sehr stark radioaktiv<ref name="Webmineral" />
Weitere Eigenschaften
Besondere Merkmale oft leuchtend gefärbte Oxidationsprodukte

Uraninit, unter anderem auch bekannt als Pechblende, ist ein häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“. Es kristallisiert im kubischen Kristallsystem mit der Zusammensetzung UO2, ist also chemisch gesehen ein Uran(IV)-oxid. Durch die radioaktive Zerfallsreihe von Uran enthält Uraninit stets einen gewissen Anteil Bleioxid (PbO), der in Abhängigkeit vom geologischen Alter bis zu 20 % betragen kann.<ref name="Kotzer" />

Uraninit entwickelt meist würfelförmige oder oktaedrische Kristalle bzw. deren Kombinationen, aber auch nierige, körnige oder massige Aggregate in grauer, schwarzer und bräunlicher Farbe bei braunschwarzer bis grünlicher Strichfarbe. Im Allgemeinen ist Uraninit undurchsichtig, nur feine Splitter und dünnste Schichten sind rotbraun durchscheinend. Frische Proben weisen einen pech- bis fettartigen, gelegentlich auch schwach metallischen Glanz auf, der allerdings nach einiger Zeit durch Verwitterung matt wird.<ref name="Klockmann" />

Etymologie und Geschichte

Eine der ältesten Erwähnungen des Minerals erfolgte 1565 durch Johannes Kentmann, der es als {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:153: attempt to index field 'data' (a nil value) Bechblende (pechartige sterile Blende) bezeichnete. Diese hatte er von den sächsischen Bergleuten übernommen, die das Mineral aus den Silber-Kobaltgängen des Erzgebirges förderten.<ref name="Bianconi" /> Diese hatten keine Verwendung für die pechschwarzen Steine und verwarfen die vermeintlich metallfreie Blende.

Als später auf den alten Halden verschiedenfarbige Oxidationsprodukte auf der weggeworfenen Pechblende zu finden waren, wurden sie zur Gewinnung dieser neuen schönen Farben abgebaut. Als die bereits oxidierten Materialien verbraucht waren, wurden die Farben auch in einem gewissen Maßstab aus Pechblende hergestellt. Daher sind heute einige alte Kunstwerke radioaktiv belastet. Seit man erkannte, dass die Pechblende aus verschiedenen Uranoxiden besteht, die als kollomorphes Aggregat abgeschieden werden, wird die Bezeichnung nur noch für dieses Gemenge verwendet.

Martin Heinrich Klaproth konnte 1789 aus der Pechblende das Element Uran isolieren, das er zunächst als Uranit bezeichnete, 1790 allerdings den Regeln der Analogie gemäß in Uranium umbenannte. Die Bezeichnung Uranit wurde nachfolgend als Synonym für verschiedene Uranminerale verwendet. Von Klaproth stammt auch die irrtümliche Bezeichnung geschwefelter Uranit. Der Name leitet sich dabei vom wenig vorher durch Wilhelm Herschel entdeckten Planeten Uranus ab. Später übernahm Klaproth die von Karsten 1792 geprägte Bezeichnung Uranerz. Weitere Synonyme sind Pecherz (von Werner), Uranpecherz (von Leonhard), Pechuran (von Hausmann) und Nasturan (von Kobell 1853 aus {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Vorlage:lang:103: attempt to index field 'wikibase' (a nil value) für dicht bzw. derb). Haidinger führte schließlich 1845 den Begriff Uranin als Benennung für das Mineral ein,<ref name="Haidinger" /> die 1868 von James Dwight Dana in die bis heute gültige Benennung Uraninit(e) überführt wurde.<ref name="DanaBrush" />

Obwohl das Mineral wie beschrieben schon früher bekannt war, gilt als Typlokalität für Uraninit die Ganglagerstätte St. Joachimsthal (heute Jáchymov), von wo es Franz Ernst Brückmann 1727 beschrieben hat.<ref name="Veselovsky-et-al-2003" /> Die Pechblende, die Klaproth zur Entdeckung des Urans nutzte, stammt aus der Grube Georg Wagsfort in Johanngeorgenstadt im sächsischen Erzgebirge. Hingegen nutzte der französische Physiker Henri Becquerel nicht, wie oftmals behauptet, Pechblende zur Entdeckung der Radioaktivität im Jahr 1896, sondern künstlich hergestellte Uranverbindungen. Die polnisch-französische Chemikerin und Nobelpreisträgerin Marie Curie nutzte für ihre Forschungen, die zur Entdeckung der Uran-Zerfallsprodukte Polonium und Radium führten, anfangs Pechblende. Aus Kostengründen nutzte sie aber hauptsächlich den Aufbereitungsabfall (Tailings) der Uranfarbenproduktion aus Jáchymov, in denen diese seltenen Elemente im Vergleich zum Ursprungserz schon angereichert waren. Eine Tonne enthält etwa 0,1 g Radium.

Klassifikation

Bereits in der veralteten 8. Auflage der Mineralsystematik nach Strunz gehörte der Uraninit zur Mineralklasse der „Oxide und Hydroxide“ und dort zur Abteilung „MO2- und verwandte Verbindungen“, wo er gemeinsam mit Cerianit-(Ce) und Thorianit in der „Uraninit-Reihe“ mit der Systemnummer IV/D.16b steht.

In der zuletzt 2018 überarbeiteten Lapis-Systematik nach Stefan Weiß, die formal auf der alten Systematik von Karl Hugo Strunz in der 8. Auflage basiert, erhielt das Mineral die System- und Mineralnummer IV/D.31-060. Dies entspricht ebenfalls der Abteilung „Oxide mit dem Stoffmengenverhältnis Metall : Sauerstoff = 1 : 2 (MO2 und verwandte Verbindungen)“, wo Uraninit zusammen mit Akaogiit, Allendeit, Baddeleyit, Calzirtit, Cerianit-(Ce), Hiärneit, Riesit, Tazheranit, Thorianit und Vorlanit eine unbenannte Gruppe mit der Systemnummer IV/D.31 bildet.<ref name="Lapis" />

Auch die von der International Mineralogical Association (IMA) zuletzt 2009 aktualisierte<ref name="IMA-Liste-2009" /> 9. Auflage der Strunz’schen Mineralsystematik ordnet den Uraninit in die Abteilung „Metall : Sauerstoff = 1 : 2 und vergleichbare“ ein. Diese ist allerdings weiter unterteilt nach der relativen Größe der beteiligten Kationen und nach der Kristallstruktur. Das Mineral ist hier in der Unterabteilung „Mit großen (± mittelgroßen) Kationen; Fluorit typische Strukturen“ zu finden, wo es zusammen mit Cerianit-(Ce), Thorianit und Zirkelit die „Uraninitgruppe“ mit der Systemnummer 4.DL.05 bildet.

In der vorwiegend im englischen Sprachraum gebräuchlichen Systematik der Minerale nach Dana hat Uraninit die System- und Mineralnummer 05.01.01.01. Das entspricht ebenfalls der Klasse der „Oxide und Hydroxide“, dort allerdings der Abteilung „Uran- und thoriumhaltige Oxide“. Hier findet er sich innerhalb der Unterabteilung „Uran- und thoriumhaltige Oxide mit einer Kationenladung von 4+ (AO2)“ in einer unbenannten Gruppe mit der Systemnummer 05.01.01, in der auch Thorianit eingeordnet ist.

Kristallstruktur

Uraninit kristallisiert im kubischen Kristallsystem in der Raumgruppe Fm3m (Raumgruppen-Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225 mit dem Gitterparameter a = 5,47 Å und vier Formeleinheiten pro Elementarzelle.<ref name="Greaux" />

Seine Kristallstruktur ist isotyp mit Fluorit (CaF2). Die U4+-Kationen bilden dabei eine kubisch dichteste Kugelpackung, deren Tetraederlücken vollständig von Oxid-Anionen besetzt sind, das heißt jedes Sauerstoffatom wird von vier Uranatomen tetraedrisch umgeben. Die Uran(IV)-Kationen ihrerseits haben dadurch eine Koordinationszahl von CN = 8, als Koordinationspolyeder ergibt sich dabei ein Würfel.

Kristallstruktur von Uraninit (nach Wyckoff)<ref name="Wyckoff" />
Farbtabelle: Vorlage:Farbe U 0 Vorlage:Farbe O

Eigenschaften

Durch seinen Urangehalt von bis zu 88,15 %<ref name="Webmineral" /> ist Uraninit eine der stärksten natürlichen Quellen ionisierender Strahlung. Befindet sich das Uran im säkularen Gleichgewicht mit seinen Tochternukliden, weist reiner Uraninit eine spezifische Aktivität von etwa 157,8 kBq/g<ref name="Webmineral" /> auf (zum Vergleich: natürliches Kalium 0,0312 kBq/g; abgebrannter Kernbrennstoff 18.000.000 kBq/g).<ref name="SNF" /> Deshalb sollte Uraninit nur unter entsprechenden Sicherheitsvorkehrungen gelagert und verarbeitet werden.

Uraninit ist in der Regel zumindest teilweise metamikt (isotropisiert), d. h. sein Kristallgitter wurde durch die eigene Radioaktivität teilweise bis größtenteils zerstört, jedoch sind im Gegensatz zu anderen, uranärmeren Mineralen meist noch Reste des Kristallgitters nachweisbar. Dennoch gehen bestimmte physikalische Eigenschaften wie beispielsweise die Spaltbarkeit verloren und die äußerlich noch kristallin wirkenden Proben zeigen einen muscheligen Bruch.<ref name="Klockmann" />

Interessant ist auch die hohe Variabilität der Dichte, die zunächst etwa 10,63 bis 10,95 g/cm³ beträgt, mit zunehmendem geologischen Alter allerdings langsam auf etwa 9 bis 7,5 g/cm³ sinkt.<ref name="OkruschMatthes" /> Derbe und kollomorphe Varietäten können insbesondere bei Verwitterung vergleichsweise leicht werden und sogar sehr deutlich unter 7 g/cm³ fallen. Uraninit wird häufig von grell gefärbten (rot, gelb, selten grün) Verwitterungsprodukten begleitet.

Das Mineral kann selten mit Columbit Epitaxieen bilden. Uraninitkristalle wachsen in bestimmten Richtungen ausgerichtet auf Columbitkristallen. Es bildet das erste Endglied der vollkommenen Mischungsreihe (Mischkristall) Uraninit-Thorianit. Thoriumhaltige Uraninite werden unter anderem Bröggerit genannt. Jüngere Uraninite glänzen glas- bis pechartig, während die älteren Exemplare mehr und mehr metallisch glänzen. Verwitterungseinflüsse und Metamorphose lassen den Metallglanz wieder verschwinden.

Modifikationen und Varietäten

Pechblende besteht im Wesentlichen aus U3O8, seltener auch U3O7 zuzüglich anderer Metalloxide mit Blei, Eisen, Thorium und Metallen der seltenen Erden und erhielt die Bezeichnung aufgrund der oft schwarzen Farbe und des fettigen Glanzes, die dem der teerartigen Substanz Pech sehr ähnlich sieht.

Nierig-kugelige Varietäten werden als Blasenerz bezeichnet. Fettig glänzende derbe Varianten nennt man Pecherz. Wenn einzelne Kugeln aus der Matrix herausragen, nennt man sie aufgrund ihrer schwarzen Farbe gerne Mausaugen. Thoriumhaltige pegmatisch gebildete Stücke werden Bröggerit genannt. Reicherz bezeichnet lediglich Stücke, die verhältnismäßig viel eines gesuchten Minerals enthalten. Der Name ist nicht nur auf Uraninit beschränkt. Feinkörnige Pechblende mit Tonmineralbeimengung wird als Uranschwärze bezeichnet.<ref name="Kuschka" />

Bildung und Fundorte

In folgenden Lagerstätten tritt Uraninit/Pechblende auf:

Verwendung

Uraninit ist das wirtschaftlich bedeutendste Uranmineral. Im 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts wurde Uraninit zur Herstellung von Farben sowie zur Gewinnung von Radium (z. B. Jáchymov (Joachimsthal), Tschechische Republik) gewonnen. In der Zeit des Kalten Krieges bestand ein weit über die Energieerzeugung hinausgehender Bedarf an Uran zur Fertigung von Kernwaffen und zur Herstellung von Plutonium in Kernreaktoren. Im Erzgebirge wurden die dort reichen Uranvorkommen durch die Sowjetisch-Deutsche Aktiengesellschaft (SDAG) Wismut in der DDR in großem Maßstab abgebaut und in vorverarbeiteter Form (Seelingstädt, Crossen) in die Sowjetunion gebracht. Ab den 1970er Jahren dominierte die Produktion von Uran zur Energiegewinnung.

Mit der politischen Wende ab 1989 kam es zu einem starken Einbruch der Uranproduktion. Zu dieser Zeit spielte die Uranproduktion für Kernwaffen der beiden Supermächte schon keine wesentliche Rolle mehr, aber beide Seiten hatten große strategische Reserven angehäuft, die freigegeben wurden und den Weltmarktpreis stark drückten. Außerdem traten nun neue Produzenten mit Niedrigpreisen in Zentralasien auf dem freien Markt auf.

Vorsichtsmaßnahmen

Aufgrund der Toxizität und der Radioaktivität des Minerals sollten Mineralproben nur in staub- und strahlungsdichten Behältern, vor allem aber niemals in Wohn-, Schlaf- und Arbeitsräumen aufbewahrt werden. Ebenso sollte eine Aufnahme in den Körper (Inkorporation bzw. Ingestion) auf jeden Fall verhindert und zur Sicherheit direkter Körperkontakt vermieden sowie beim Umgang mit dem Mineral Atemschutzmaske und Handschuhe getragen werden.

Siehe auch

Literatur

Weblinks

Commons: Uraninit – Sammlung von Bildern

Einzelnachweise

<references> <ref name="Bianconi"> </ref> <ref name="DanaBrush"> </ref> <ref name="Handbookofmineralogy"> </ref> <ref name="Greaux"> </ref> <ref name="Haidinger"> </ref> <ref name="IMA-Liste-2009"> Ernest H. Nickel, Monte C. Nichols: IMA/CNMNC List of Minerals 2009. (PDF; 1,9 MB) In: cnmnc.units.it. IMA/CNMNC, Januar 2009, archiviert vom Vorlage:IconExternal am 29. Juli 2024; abgerufen am 30. Juli 2024 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </ref> <ref name="Klockmann"> </ref> <ref name="Kotzer"> </ref> <ref name="Kuschka"> </ref> <ref name="Lapis"> </ref> <ref name="OkruschMatthes"> </ref> <ref name="SNF"> Boris Semenov, Arnold Bonne: Facilitating Radioactive Waste Management Co-operation with the Russian Federation. Presented to a WM Conference which took place in Tucson, USA on 28 February - 4 March. (PDF 34 kB) In: archive.wmsym.org. 1999, abgerufen am 24. Januar 2021 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value), <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />ehemals online bei iaea.org (Memento vom 27. März 2018 im Internet Archive)). </ref> <ref name="Spencer"> </ref> <ref name="Veselovsky-et-al-2003"> </ref> <ref name="Warr"> </ref> <ref name="Webmineral"> David Barthelmy: Uraninite Mineral Data. In: webmineral.com. Abgerufen am 11. Januar 2026 (Lua-Fehler in Modul:Multilingual, Zeile 153: attempt to index field 'data' (a nil value)). </ref> <ref name="Wyckoff"> </ref> </references>

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