Uraani on jaksollisen järjestelmän kemiallinen alkuaine, jota edustaa symboli U, jonka atomiluku on 92 ja kuuluu aktinidiperheeseen.
Se on luonteeltaan raskain atomiatuma.
Tunnetuimmat uraanin isotoopit ovat: 234U, 235Huh 238U.
Tämän metallin radioaktiivisuuden vuoksi sen pääasiallinen käyttötarkoitus on tuottaa ydinvoimaa ytimen fissiolla. Lisäksi uraania käytetään kallioperään ja ydinaseisiin.
Uraanin ominaisuudet
- Se on radioaktiivinen elementti.
- Tiheä, kovaa metallia.
- Pehmeä ja taipuisa.
- Sen väri on hopeanharmaa.
- Sitä löytyy runsaasti kiinteässä tilassa.
- Sen atomi on erittäin epävakaa, ja ytimen 92 protonia voivat hajota ja muodostaa muita kemiallisia alkuaineita.
Uraanin ominaisuudet
Fyysiset ominaisuudet
| Tiheys | 18,95 g / cm3 |
|---|---|
| Fuusiopiste | 1135 ° C |
| Kiehumispiste | 4131 ° C |
| Sitkeys | 6,0 (Mohsin asteikko) |
Kemialliset ominaisuudet
| Luokitus | Sisäinen siirtymämetalli |
|---|---|
| elektronegatiivisuus | 1,7 |
| Ionisointienergia | 6,144 eV |
| Hapettumistilat | +3, +4, +5 ,+6 |
Mistä uraania löytyy?
Luonnossa uraania esiintyy pääasiassa malmien muodossa. Tämän metallin varastojen tutkimiseksi tutkitaan elementin nykyinen sisältö ja tekniikan saatavuus uuttamisen ja hyödyntämisen suorittamiseksi.
Uraanimalmit
Koska se reagoi helposti ilmassa olevan hapen kanssa, uraania esiintyy yleensä oksidien muodossa.
| Malmi | Sävellys |
|---|---|
| piknik | U3O8 |
| Uraniniitti | ou2 |
uraania maailmassa
Uraania voi esiintyä monissa osissa maailmaa, ja sitä luonnehditaan yleiseksi malmiksi useimmissa kivissä.
Suurimmat uraanivarannot löytyvät seuraavista maista: Australia, Kazakstan, Venäjä, Etelä-Afrikka, Kanada, Yhdysvallat ja Brasilia.
Uraani Brasiliassa
Vaikka kaikkea Brasilian aluetta ei ole etsitty, Brasilia oli uraanivarojen maailman rankingissa seitsemäs.
Kaksi päävarannoa ovat Caetité (BA) ja Santa Quitéria (CE).
Uraanin isotoopit
| Isotooppi | suhteellinen runsaus | puoliintumisaika | radioaktiivinen aktiivisuus |
|---|---|---|---|
| Uraani-238 | 99,27 % | 4.510.000.000 vuotta | 12455 Bq.g-1 |
| Uraani-235 | 0,72 % | 713 000 000 vuotta | 80.011 Bq.g-1 |
| Uraani-234 | 0,006 % | 247000 vuotta | 231 x 106 Bq.g-1 |
Koska se on sama kemiallinen alkuaine, kaikilla isotoopeilla on ytimessä 92 protonia ja näin ollen samat kemialliset ominaisuudet.
Vaikka näillä kolmella isotoopilla on radioaktiivisuutta, radioaktiivinen aktiivisuus on kullakin erilainen. Ainoastaan uraani-235 on halkeamiskelpoinen materiaali ja siksi hyödyllinen ydinenergian tuotannossa.
Uraanin radioaktiivinen sarja
Uraanin isotoopit voivat läpikäydä radioaktiivisen hajoamisen ja tuottaa muita kemiallisia alkuaineita. Mitä tapahtuu, on ketjureaktio, kunnes vakaa alkuaine muodostuu ja transformaatiot loppuvat.
Seuraavassa esimerkissä uraani-235: n radioaktiivinen hajoaminen päättyy siihen, että lyijy-207 on sarjan viimeinen elementti.
Tämä prosessi on tärkeä maapallon iän määrittämisessä mittaamalla lyijyn määrä, radioaktiivisen sarjan viimeinen alkuaine, tietyissä uraania sisältävissä kivissä.
Uraanin historia
Sen löytö tapahtui vuonna 1789 saksalaisen kemisti Martin Klaprothin toimesta, joka antoi sille nimen Uranuksen planeetan kunniaksi.
Vuonna 1841 ranskalainen kemisti Eugène-Melchior Péligot eristää uraania ensimmäistä kertaa uraanitetrakloridin (UCl) pelkistysreaktiolla.4) käyttämällä kaliumia.
Vasta vuonna 1896 ranskalainen tiedemies Henri Becquerel huomasi, että tällä elementillä oli radioaktiivisuutta, kun se teki kokeita uraanisuoloilla.
Uraanisovellukset
Ydinenergia
Uraani on vaihtoehtoinen energialähde olemassa oleville polttoaineille.
Tämän elementin käyttö energiamatriisin monipuolistamiseen johtuu öljyn ja kaasun hinnan noususta sekä ympäristöongelmasta CO2 ilmakehässä ja kasvihuoneilmiössä.
Energiantuotanto tapahtuu uraani-235-ytimen halkeamalla. Ketjureaktio syntyy hallitusti ja atomin lukuisten muutosten tuloksena vapautuu energiaa, joka liikuttaa höyrynkehitysjärjestelmää.
Vesi muuttuu höyryksi, kun energiaa vastaanotetaan lämmön muodossa, ja se saa järjestelmän turbiinit liikkumaan ja tuottamaan sähköenergiaa.
Uraanin muuttuminen energiaksi
Uraanin vapauttama energia tulee ydinfissiosta. Kun suurempi ydin rikkoutuu, vapautuu suuri määrä energiaa muodostettaessa pienempiä ytimiä.
Tässä prosessissa tapahtuu ketjureaktio, joka alkaa neutronista, joka osuu suureen ytimeen ja hajottaa sen kahteen pienempään ytimeen. Tässä reaktiossa vapautuneet neutronit aiheuttavat muiden ytimien fissio.
Neutronin iskiessä uraani-235 hajosi kahteen pienempään ytimeen ja vapautti 3 neutronia.
Tässä reaktiossa vapautuva energia on 2,1010 kJ / mol. Etanolipoltossa vapautuva energia on 98 kJ / mol. Tämän perusteella voimme nähdä tämän prosessin suuruuden, jonka tuotettu energia on käytännössä biljoona kertaa suurempi kuin palamisreaktio.
Ydinenergia Brasiliassa
Brasilialla on kaksi ydinvoimalaa, jotka käyttävät rikastettua uraania. Ne sijaitsevat Angra dos Reisin (RJ) kunnassa.
Brasiliassa lämpöydinvoimaloita operoivan yrityksen Eletronuclearin mukaan Angra 1: llä on kapasiteetti tuottaa 657 megawattia sähköä, kun taas Angra 2 voi tuottaa 1350 megawattia sähköinen.
radiometrinen dating
Radiometrisessä datatuksessa radioaktiiviset päästöt mitataan radioaktiivisessa hajoamisessa syntyvän elementin mukaan.
Kun tiedetään isotoopin puoliintumisaika, on mahdollista määrittää materiaalin ikä laskemalla kuinka paljon aikaa kului löydetyn tuotteen muodostumiseen.
Uraani-238- ja uraani-235-isotooppeja käytetään arvioimaan magmakivien ikä ja muun tyyppiset radiometriset datat.
Atomipommi
Klo Toinen maailmansota käytettiin ensimmäistä atomipommia, joka sisälsi elementin uraani.
Uraani-235-isotoopin avulla ketjureaktio alkoi ytimen fissiosta, joka sekunnin murto-osassa aiheutti räjähdyksen vapautuneen erittäin voimakkaan energiamäärän vuoksi.
Katso lisää tekstejä aiheesta:
- Manhattan-projekti
- Vetypommi
- Ydinfuusio
- Ydinjäte
