Uraniu

Uraniu
Minereu de uraniu
Protactiniu←Uraniu→Neptuniu Nd 238 92 U U Uqq Tabelul complet•Tabelul extins
Informații generale
Nume,Simbol,Număr	Uraniu, U, 92
Serie chimică	Actinide
Grupă,Perioadă,Bloc	3, 7, f
Densitate	19.050kg/m³
Culoare	cenușiu
Număr CAS	7440-61-1
Număr EINECS
Proprietăți atomice
Masă atomică	238u
Rază atomică	175pm
Rază de covalență	196 ± 7 pm
Rază van der Waals	186 pm
Configurație electronică	Rn5f36d17s2
Electronipenivelul de energie	2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Număr de oxidare	+6,+5, +4, +3, +2, +1
Oxid	UO U2O5 U3O8
Structură cristalină	ortorombică
Proprietăți fizice
Fază ordinară	solid
Punct de topire	1135 ºC;1408K
Punct de fierbere	4131°C;4404K
Energie de fuziune	15,48kJ/mol
Energie de evaporare	477kJ/mol
Temperatură critică	K
Presiune critică	Pa
Volum molar	12,49×10-6m³/kmol
Presiune de vapori
Viteza sunetului	3155m/sla 20°C
Forțămagnetică
Informații diverse
Electronegativitate(Pauling)	1,38
Capacitate termică masică	120J/(kg·K)
Conductivitate electrică	0,280S/m
Conductivitate termică	27,6W/(m·K)
Primaenergie de ionizare	597,6kJ/mol
A 2-aenergie de ionizare	1420kJ/mol
A 3-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_3}}}kJ/mol
A 4-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_4}}}kJ/mol
A 5-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_5}}}kJ/mol
A 6-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_6}}}kJ/mol
A 7-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_7}}}kJ/mol
A 8-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_8}}}kJ/mol
A 9-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_9}}}kJ/mol
A 10-aenergie de ionizare	{{{potențial_de_ionizare_10}}}kJ/mol
Cei mai stabili izotopi
Simbol AN T1/2 MD Ed PD MeV 234U 0,006 % 245,5 mii de ani α 4,859 230Th 235U 0,72 % 704 milioane de ani α 4,679 231Th 238U 99,275 % 4,47 miliarde de ani α β-β- fisiune spontană 4,270 - 205,87 234Th 238Pu -
Precauții
NFPA 704
UnitățileSIși condiții de temperatură și presiune normale dacă nu s-a specificat altfel.

Uraniu,în latinăuranium,este unelement chimic,unmetal,din seriaactinidelorasistemului periodical elementelor care aresimbolul chimicUșinumărul atomic92.

Uraniu

Configurația electronică a atomului de uraniu

Uraniul are cea mai maremasă atomicădintre toate elementele naturale (a se vedeaplutoniu). Uraniul este aproximativ cu 70% maidensdecâtplumbulși este ușorradioactiv.Distribuția sa naturală este de circa câteva părți per milion în sol și roci și de circa 1000 de ori mai scăzută în apă. Uraniul este extras industrial dinminereuri uranifererelativ bogate în conținut (de exempluuraninit), prin procedee mecanice, fizice și chimice.

Probă de uraniu

Forma naturală a elementului chimicUraniucare are numărul atomic 92. Principaliiizotopiai uraniului sunt:

• $_{92}^{234}U_{142}^{}$cu o abundență de 0,006%;

• $_{92}^{235}U_{143}^{}$cu o abundență de 0,72%;
• $_{92}^{238}U_{146}^{}$cu o abundență de 99,275%.

Uraniul cu o concentrație deU-235mai mare decât cea naturală este numituraniu îmbogățit(se obține într-o instalație deseparare izotopică).

Stare naturală

În stare naturală, uraniul se găsește sub formă preponderent aizotopuluiuraniu 238(99,275 %), respectiv aizotopiloruraniu 235(0,711 %) și a unei cantități foarte reduse deuraniu 234(0,005 %). Această proporție din natură se datoreazătimpului de înjumătățireal celor trei izotopi, pentruuraniu 238acesta este de 4,47 miliarde de ani, dar pentruuraniu 235este de 704 milioane de ani. Indiferent de izotop, atomii de uraniufisioneazăspontanemițândparticule alfa.,proces exploatat în datareavârstei Pământului(vezidatarea uraniu-thoriu,datarea uraniu-plumbșidatarea uraniu-uraniu). La fel cathoriulșiplutoniul,uraniul este fisionabil, însemnând că se poate descompune (scinda) ușor în elemente mai ușoare. În timp ce uraniul-238 (material fertil) prezintă o mică probabilitate de fisiune spontană sau fisiune datorată bombardării cu neutroni rapizi,uraniul-235șiuraniul-233prezintă o mare probabilitate de fisiune când sunt bombardați cu neutroni lenți. Acest efect generează energie prin fisiune nucleară, fiind folosit precumcombustibilîn reactorul nuclear. De asemenea, poate fi utilizat ca material fisionabil pentruarmele nucleare.Ambele fenomene se bazează pe capacitatea uraniului de a întreține oreacție de fisiune nucleară în lanț.Uraniul epuizat(saracit in uraniul-235) este folosit înpenetratorul cu energie cineticășiblindarea vehiculelor.

Istoric

Uraniul este folosit pe post de colorant însticla de uraniu,producând diferite tente de culoare, de la portocaliu-roșu până la galben-lămâi. A fost de asemenea folosit și pentru a umbri și a da tente de culoare înarta fotografică.Descoperirea, în anul 1789 a uraniului în mineralulpehblendă,îi este acreditată luiMartin Heinrich Klaproth,care a numit noul element după planetaUranus.Eugène-Melchior Péligot a fost prima persoană care a reușit să izoleze acest metal, iar proprietățile sale radioactive au fost descoperite, în 1896, de cătreAntoine Becquerel.Cercetările luiEnrico Fermi,Otto Hahnși alții, începând din 1934, au condus la folosirea acestuia drept combustibil în industria energiei nucleare și înLittle Boy,prima armă nucleară folosită în război. Disputa ce a dat tonulRăzboiului ReceîntreStatele UniteșiUniunea Sovieticăa dus la producerea a zeci de mii de arme nucleare ce foloseauuraniu îmbogățit,sau un derivat al uraniului, plutoniul. Date despre securizarea acestor arme și a materialelor fisionabile folosite în acestea, potrivit articolului "destrămarea Uniunii Sovietice"în 1991, împreună cu sumedenia deteste nucleareșiaccidente nuclearereprezintă o neliniște pentru sănătatea și siguranța publică.

Minereu de uraniu

Utilizări și obținere

Uraniuleste unmetalcare face parte dintreelementele chimicecare au jucat un rol deosebit la dezvoltareaenergeticii nucleareprin proprietatea acestuia de a fifisionabilși a elibera energie. Uraniul este destul de răspândit în natură sub forma diferitelor tipuri de minereuri (pehblendă, uraninit, torbernit, carnotit, etc.). Uraniul este folosit, actualmente, drept combustibil nuclear sub forma uraniului metalic sau a unor compuși chimici. În reactorul nuclear este produsă, de fapt, o explozie atomică controlată prin intermediul unor bare absorbante de neutroni (conținândborsaucadmiu) care au rolul de a absorbi neutronii în exces. În toate cazurile se pune problema obținerii, fie a uraniului, fie a unor săruri ale acestuia de puritate nucleară. Impuritățile (chiar urme, de exemplu, bor, element cu secțiune de captură foarte mare) pot duce la deranjamente grave, din cauza unor secțiuni de captură mari. Datorită acestui lucru apare necesitatea utilizării unei tehnologii de purificare a substanțelor. Uraniul formează o serie de oxizi, dintre care îi amintim pe cei mai importanți: U₃O₈,UO₃și UO₂.Primul se poate obține din calcinareadiuranatuluide amoniu și azotatului de uraniu, UO₃rezultă prin calcinarea azotatului, iar UO₂prin reducerea UO₃cu H₂.Uraniul natural are un conținut scăzut în izotopul²³⁵U, izotop fisionabil utilizat la reactorii nucleari. În cazul reactorilormoderațicu grafit și răcițiapa ușoarăse pune problema îmbogățirii uraniului, crescând concentrația în izotopul²³⁵U (care există cam în proporție de 0,5-1 % în uraniul natural, restul fiind²³⁸U nefisionabil). Un exemplu de proces de îmbogățire este următorul: în prima fază se amestecă UF₆cu un gaz purtător (H₂sau He). Curentul de gaze este trecut printr-o centrifugă de îmbogățire compusă dintr-un cilindru metalic care se rotește foarte repede (20 000 rotații/minut). Aici are loc separarea izotopilor după masele lor. Spre centrul cilindrului ajunge izotopul ușor,²³⁵U care părăsește cilindrul printr-o serie de conducte și ajunge într-o uzină de procesare unde este transformat în oxizi. Izotopul²³⁸U se va deplasa spre exteriorul cilindrului, loc de unde va fi colectat și va fi utilizat, în general, la prepararea unor reactivi de laborator [UO₂(CH₃COO)₂,UO₂(NO₃)₂] care nu trebuie să conțină izotopul periculos (emite și raze gamma)²³⁵U. Alte metode de îmbogățire sunt difuzia gazoasă, separarea electromagnetică (în calutron), etc.

Proprietăți fizice

• Metal radioactiv, Izotopul²³⁵U având timpul de înjumătățire de cca. 760 de milioane de ani.
• Are densitate foarte mare, lucru care-l face să fie utilizat (izotopul²³⁸U) la fabricarea unor greutăți mici (de exemplu pentru giroscoape), dar cu masa mare, de asemenea, izotopul menționat se poate utiliza la fabricarea blindajelor pentru tancuri, dar și pentru fabricarea muniției (proiectile cu vârf de uraniu). Dezavantajul muniției de uraniu este contaminarea terenului la momentul exploziei, un lucru nedorit, praful de uraniu putând ajunge în organisme vii unde va provoca mutații în celule și deci cancer (uraniul și toate radioelementele sunt cunoscute pentru proprietățile lor mutagene și cancerigene- atenție nu există studii care să coroboreze direct acest lucru în cazul uraniului, care nu a fost îmbogățit sau alterat). În anumite cazuri, uraniul se utilizează la ecranarea unor surse foarte puternice de radiație (de exemplu Cobalt 60, Cesiu 137) utilizate în radioterapie sau defectoscopie. Oxidul U₃O₈are culoarea galbenă, lucru ce l-a făcut utilizat la colorarea vaselor de porțelan și a sticlei (sticla de uraniu). În anumite cazuri, oxidul de uraniu a fost utilizat la fabricarea danturilor false. Uraniul era adăugat pentru că dinții falși să aibă fluorescența celor adevărați. În general, oxizii uraniului au fost folosiți ca și coloranți. Chiar și oxidul negru de uraniu a fost folosit pentru emailarea anumitor vase de porțelan. Sărurile de uraniu (azotat) erau folosite în tehnica fotografică, pentru realizarea fotografiilor în tonurisepia.

Producția

În anul 2009, producția mondială de uraniu a fost de circa 50.000 de tone, cea mai mare cantitate fiind extrasă dinKazahstan. Australia este și ea un jucător important pe piața uraniului: nu numai că deține 23% din rezervele mondiale, dar pe teritoriul său există cel mai mare zăcământ din lume, celebrele mine Olympic Dam, din sudul țării. Statele Unite sunt cel mai mare consumator de uraniu, cu o medie de 9.000 de tone consumate anual.

Un raport oficial întocmit de experții Uniunii Europene la nivelul anului 2001 stipula încă de pe atunci că resursele mondiale de uraniu vor mai ajunge doar pentru 42 de ani de exploatări.

Dacă la nivelul anului 2001, prețul uraniului era de 6,4 $/livră (1 livră= 453 g), în anul 2010 prețul a ajuns la valoarea de 46,5 $/livră.

Vezi și

• Arma nucleară
• Băița, Bihor
• Fisiune nucleară
• Minereu uranifer
• Radioactivitate
• Reactor nuclear
• Serie de dezintegrare
• Sovromcuarțit
• Uraniu îmbogățit
• Uraniu sărăcit

Bibliografie

• S. Stoici,Uraniul și thoriul,Editura Tehnică, 1988
• D. Marian,Metale de înaltă puritate,Editura Tehnică, 1988
• I. Ursu,Rezonanța magnetică în compuși cu uraniu,Editura Academiei, 1979
• A. Cecal,Aspecte chimice ale energeticii nucleare,Editura Tehnica, 1987

Legături externe

• roUraniul pe sistemul-periodic.go.roArhivatîn16 septembrie 2008,laWayback Machine.
• rochimie.evolink.ro - UraniuArhivatîn22 septembrie 2008,laWayback Machine.
• Goana după uraniu,11 iulie 2011, Nicu Pârlog,Descoperă