Uran je chemický prvek v Periodické tabulce představovaný symbolem U, jehož atomové číslo je 92 a patří do rodiny aktinidů.
Je to prvek s nejtěžším atomovým jádrem v přírodě.
Nejznámějšími izotopy uranu jsou: 234U, 235Hu 238U.
Vzhledem k radioaktivitě tohoto kovu je jeho hlavní aplikací výroba jaderné energie štěpením jeho jádra. Dále se uran používá při datování hornin a jaderných zbraních.
Uranové charakteristiky
- Je to radioaktivní prvek.
- Hustý kov vysoké tvrdosti.
- Tvárná a tvárná.
- Jeho barva je stříbřitě šedá.
- Nachází se hojně v pevném stavu.
- Jeho atom je vysoce nestabilní a 92 protonů v jádře se může rozpadnout a tvořit další chemické prvky.
Vlastnosti uranu
Fyzikální vlastnosti
| Hustota | 18,95 g / cm3 |
|---|---|
| Fúzní bod | 1135 ° C |
| Bod varu | 4 131 ° C |
| Houževnatost | 6,0 (Mohsova stupnice) |
Chemické vlastnosti
| Klasifikace | Vnitřní přechodový kov |
|---|---|
| elektronegativita | 1,7 |
| Ionizační energie | 6,994 eV |
| Oxidační státy | +3, +4, +5 ,+6 |
Kde se nachází uran?
V přírodě se uran vyskytuje hlavně ve formě rud. Abychom prozkoumali zásoby tohoto kovu, studujeme současný obsah prvku a dostupnost technologie k provádění těžby a těžby.
Uranové rudy
Vzhledem ke své snadné reakci s kyslíkem ve vzduchu se uran obvykle nachází ve formě oxidů.
| Ruda | Složení |
|---|---|
| smolinec | U3Ó8 |
| Uraninit | ou2 |
uran na světě
Uran lze nalézt v několika částech světa a je charakterizován jako obyčejná ruda přítomná ve většině hornin.
Největší zásoby uranu se nacházejí v těchto zemích: Austrálie, Kazachstán, Rusko, Jižní Afrika, Kanada, Spojené státy a Brazílie.
Uran v Brazílii
Přestože se nehledalo celé brazilské území, obsadila Brazílie sedmou pozici ve světovém žebříčku zásob uranu.
Dvě hlavní rezervy jsou Caetité (BA) a Santa Quitéria (CE).
Izotopy uranu
| Izotop | relativní hojnost | poločas rozpadu | radioaktivní aktivita |
|---|---|---|---|
| Uran-238 | 99,27 % | 4 510 000 000 let | 12 455 Bq.g-1 |
| Uran-235 | 0,72 % | 713 000 000 let | 80,011 Bq.g-1 |
| Uran-234 | 0,006 % | 247 000 let | 231 x 106 Bq.g-1 |
Protože se jedná o stejný chemický prvek, všechny izotopy mají v jádře 92 protonů a v důsledku toho mají stejné chemické vlastnosti.
Ačkoli tři izotopy mají radioaktivitu, radioaktivní aktivita je u každého z nich odlišná. Pouze uran-235 je štěpný materiál, a proto je užitečný při výrobě jaderné energie.
Radioaktivní série uranu
Izotopy uranu mohou podléhat radioaktivnímu rozpadu a generovat další chemické prvky. Co se stane, je řetězová reakce, dokud se nevytvoří stabilní prvek a přestanou transformace.
V následujícím příkladu končí radioaktivní rozpad uranu-235, přičemž olovo-207 je posledním prvkem v sérii.
Tento proces je důležitý při určování stáří Země měřením množství olova, posledního prvku v radioaktivní sérii, v určitých horninách obsahujících uran.
Historie uranu
K jeho objevu došlo v roce 1789 německým chemikem Martinem Klaprothem, který jej pojmenoval na počest planety Uran. Objevil se také kolem tohoto období.
V roce 1841 byl uran poprvé izolován francouzským chemikem Eugène-Melchior Péligot redukční reakcí chloridu uranového (UCl).4) pomocí draslíku.
Teprve v roce 1896 francouzský vědec Henri Becquerel zjistil, že tento prvek má při provádění solí uranu radioaktivitu.
Aplikace uranu
Nukleární energie
Uran je alternativním zdrojem energie pro stávající paliva.
Použití tohoto prvku k diverzifikaci energetické matice je způsobeno zvýšením ceny ropy a plynu, kromě ekologických obav z uvolňování CO2 v atmosféře a skleníkový efekt.
Výroba energie probíhá štěpením jádra uranu 235. Řetězová reakce se vyrábí kontrolovaným způsobem az mnoha transformací, kterými atom prochází, dochází k uvolňování energie, která hýbe systémem výroby páry.
Voda se při příjmu energie ve formě tepla přeměňuje na páru a způsobuje, že se turbíny systému pohybují a generují elektrickou energii.
Transformace uranu na energii
Energie uvolněná uranem pochází z jaderného štěpení. Když je rozbité větší jádro, uvolní se velké množství energie při tvorbě menších jader.
V tomto procesu dochází k řetězové reakci, která začíná tím, že neutron zasáhne velké jádro a rozdělí ho na dvě menší jádra. Neutrony uvolněné při této reakci způsobí štěpení dalších jader.
Když byl uran-235 zasažen neutronem, rozpadl se na dvě menší jádra a uvolnil 3 neutrony.
Energie uvolněná při této reakci je 2,1010 kJ / mol. Při spalování ethanolu je uvolněná energie 98 kJ / mol. Vzhledem k tomu vidíme velikost tohoto procesu, jehož vyrobená energie je prakticky bilionkrát větší než reakce spalování.
Jaderná energie v Brazílii
Brazílie má dvě jaderné elektrárny, které používají obohacený uran. Nacházejí se v obci Angra dos Reis (RJ).
Podle společnosti Eletronuclear, společnosti provozující termonukleární elektrárny v Brazílii, Angra 1 má kapacita na výrobu 657 megawattů elektřiny, zatímco Angra 2 může vyprodukovat 1350 megawattů elektrický.
radiometrické datování
Při radiometrickém datování se radioaktivní emise měří podle prvku generovaného v radioaktivním rozpadu.
Znát poločas izotopu, je možné určit stáří materiálu výpočtem, kolik času trvalo, než se nalezený produkt vytvořil.
Izotopy uranu-238 a uranu-235 se používají k odhadu stáří vyvřelých hornin a jiných typů radiometrických dat.
Atomová bomba
Na Druhá světová válka byla použita první atomová bomba, která obsahovala prvek uran.
S izotopem uranu-235 začala řetězová reakce štěpením jádra, které za zlomek sekundy vyvolalo výbuch kvůli extrémně silnému uvolněnému množství energie.
Podívejte se na další texty na toto téma:
- Projekt Manhattan
- Vodíková bomba
- Jaderná fůze
- Jaderný odpad
