Uraniu (U), element chimic radioactiv al seriei actinoide din tabelul periodic, număr atomic 92. Este un combustibil nuclear important.
element actinoid
membrii grupului, inclusiv uraniul (cel mai cunoscut), apar în mod natural, majoritatea sunt create de om. S-au folosit atât uraniu, cât și plutoniu
Uraniul constituie aproximativ două părți pe milion de cruste terestre. Unele minerale importante de uraniu sunt pitchblende (U 3 O 8 impur), uraninita (UO 2), carnotita (un vanadat de uraniu de potasiu), autunite (un fosfat de uraniu de calciu) și torbernită (un fosfat de uraniu de cupru). Acestea și alte minereuri recuperabile de uraniu, ca surse de combustibili nucleari, conțin de multe ori mai multă energie decât toate depozitele recuperabile cunoscute ale combustibililor fosili. Un kilogram de uraniu produce o cantitate de energie mai mare de 1,4 milioane de kilograme (3 milioane de kilograme) de cărbune.
Pentru informații suplimentare despre depozitele de minereu de uraniu, precum și acoperirea tehnicilor de extindere, rafinare și recuperare, consultați prelucrarea uraniului. Pentru date statistice comparative privind producția de uraniu, a se vedea tabelul.
Uraniu
| țară | producția de mină 2013 (tone metrice) | % din producția mondială a minelor |
|---|---|---|
| *Estima. | ||
| Sursa: Asociația mondială nucleară, Producția mondială de minerit cu uraniu (2014). | ||
| Kazahstan | 22574 | 37.9 |
| Canada | 9332 | 15.6 |
| Australia | 6350 | 10.6 |
| Niger * | 4528 | 7.6 |
| Namibia | 4315 | 7.2 |
| Rusia | 3135 | 5.3 |
| Uzbekistan * | 2400 | 4 |
| Statele Unite | 1,835 | 3.1 |
| China* | 1.450 | 2.4 |
| Malawi | 1132 | 1.9 |
| Ucraina | 1075 | 1.9 |
| Africa de Sud | 540 | 0.9 |
| India* | 400 | 0.7 |
| Republica Cehă | 225 | 0.4 |
| Brazilia | 198 | 0.3 |
| România* | 80 | 0.1 |
| Pakistan* | 41 | 0.1 |
| Germania | 27 | 0.0 |
| total mondial | 59637 | 100 |
Uraniul este un element metalic dens, dur, de culoare alb argintie. Este ductil, maleabil și capabil să ia un polonez ridicat. În aer metalul se tinde și atunci când este împărțit fin se sparge în flăcări. Este un conductor de energie electrică relativ slab. Deși descoperit (1789) de chimistul german Martin Heinrich Klaproth, care a numit-o după planeta recent descoperită Uranus, metalul însuși a fost izolat pentru prima dată (1841) de chimistul francez Eugène-Melchior Péligot prin reducerea tetraclorurii de uraniu (UCl 4) cu potasiu.
Formularea sistemului periodic de către chimistul rus Dmitry Mendeleyev în 1869 a concentrat atenția asupra uraniului ca element chimic cel mai greu, poziție pe care a menținut-o până la descoperirea primului neptuniu cu element de transuraniu în 1940. În 1896, fizicianul francez Henri Becquerel a descoperit în uraniu fenomenul radioactivității, termen folosit pentru prima dată în 1898 de fizicienii francezi Marie și Pierre Curie. Această proprietate a fost găsită ulterior în multe alte elemente. Se știe acum că uraniul, radioactiv în toți izotopii săi, constă în mod natural dintr-un amestec de uraniu-238 (99,27 la sută, 4.510.000.000 de ani de înjumătățire), uraniu-235 (0.72 la sută, 713.000.000 de înjumătățire) uraniu-234 (0,006 la sută, 247,000 ani de înjumătățire). Aceste perioade lungi de înjumătățire fac posibilă determinarea vârstei Pământului prin măsurarea cantităților de plumb, produsul de descompunere final al uraniului, în anumite roci care conțin uraniu. Uraniul-238 este părintele și uraniul-234 una dintre fiice din seria de descompunere radioactivă a uraniului; uraniul-235 este părintele seriei de descompunere a actiniului. Vezi și elementul actinoid.
Elementul de uraniu a devenit obiectul unui studiu intens și al unui interes larg după ce chimiștii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann au descoperit la sfârșitul anului 1938 fenomenul fisiunii nucleare din uraniu bombardat de neutronii lenti. Fizicianul american de origine italiană, Enrico Fermi, a sugerat (începutul anului 1939) că neutronii ar putea fi printre produsele de fisiune și ar putea continua fisiunea ca reacție în lanț. Fizicianul american de origine maghiară Leo Szilard, fizicianul american Herbert L. Anderson, chimistul francez Frédéric Joliot-Curie și colaboratorii lor au confirmat (1939) această predicție; investigație ulterioară a arătat că o medie de 2 1 / cu 2 neutroni per atom sunt eliberate în timpul de fisiune. Descoperirile respective au dus la prima reacție în lanț nucleară autoportantă (2 decembrie 1942), primul test cu bomba atomică (16 iulie 1945), prima bombă atomică aruncată în război (6 august 1945), prima energie atomică submarin (1955) și primul generator electric la scară completă electrică (1957).
Fisiunea are loc cu neutroni lenti în izotopul uraniu-235 relativ rar (singurul material fisil care apare în mod natural), care trebuie separat de izotopul uraniu-238 uriaș pentru diferitele sale utilizări. Uraniul-238, însă, după ce a absorbit neutronii și a suferit o degradare beta negativă, este transmutat în elementul sintetic plutoniu, care este fisil cu neutroni lenti. Prin urmare, uraniul natural poate fi utilizat în reactoarele de conversie și de reproducție, în care fisiunea este susținută de uraniul rar-235 și plutoniul este fabricat în același timp prin transmutarea uraniului-238. Uraniul fissil-233 poate fi sintetizat pentru a fi utilizat ca combustibil nuclear din izotopul izotop-232, care este abundent în natură. Uraniul este de asemenea important ca material primar din care au fost preparate elementele sintetice de transuraniu prin reacții de transmutație.
Uraniul, care este puternic electropozitiv, reacționează cu apa; se dizolvă în acizi, dar nu în alcaline. Stările importante de oxidare sunt +4 (ca în oxidul UO 2, tetrahalide precum UCl 4, și ionul apos verde U 4 +) și +6 (ca în oxidul UO 3, hexafluorura UF 6 și uranilul galben ion UO 2 2+). Într-o soluție apoasă, uraniul este cel mai stabil ca ionul de uranil, care are o structură liniară [O = U = O] 2+. Uraniul prezintă și o stare +3 și o +5, dar ionii respectivi sunt instabili. Ionul roșu U 3+ se oxidează lent chiar și în apă care nu conține oxigen dizolvat. Culoarea ionului UO 2 + nu este cunoscută, deoarece suferă disproporționare (UO 2 + este redusă simultan la U 4 + și oxidată la UO 2 2+) chiar și în soluții foarte diluate.
Compușii de uraniu au fost folosiți ca agenți de colorare pentru ceramică. Hexafluorura de uraniu (UF 6) este un solid cu o presiune de vapori neobișnuit de mare (115 torr = 0,15 atm = 15,300 Pa) la 25 ° C (77 ° F). UF 6 este foarte reactiv din punct de vedere chimic, dar, în ciuda naturii corozive în starea de vapori, UF 6 a fost utilizat pe scară largă în metodele de difuzie a gazului și de centrifugare a gazului de separare a uraniului-235 de uraniu-238.
Compușii organometalici sunt un grup interesant și important de compuși în care există legături metal-carbon care leagă un metal cu grupări organice. Uranocenul este un compus de organouraniu U (C 8 H 8) 2, în care un atom de uraniu este topit între două straturi de inel organic legate de ciclooctatetraenul C 8 H 8. Descoperirea sa în 1968 a deschis o nouă zonă de chimie organometalică.
Proprietățile elementului
| numar atomic | 92 |
|---|---|
| greutate atomica | 238.03 |
| punct de topire | 1.132.3 ° C (2.070.1 ° F) |
| Punct de fierbere | 3.818 ° C (6.904 ° F) |
| gravitație specifică | 19.05 |
| stări de oxidare | +3, +4, +5, +6 |
| configurația electronică a stării atomice gazoase | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
