L'uranium est un élément chimique du tableau périodique représenté par le symbole U, dont le numéro atomique est 92 et appartient à la famille des actinides.
C'est l'élément avec le noyau atomique le plus lourd dans la nature.
Les isotopes de l'uranium les plus connus sont: 234Toi, 235Hein 238U.
En raison de la radioactivité de ce métal, sa principale application est la génération d'énergie nucléaire par la fission de son cœur. De plus, l'uranium est utilisé dans la datation des roches et l'armement nucléaire.
Caractéristiques de l'uranium
- C'est un élément radioactif.
- Métal dense de haute dureté.
- Ductile et malléable.
- Sa coloration est gris argenté.
- On le trouve en abondance à l'état solide.
- Son atome est très instable et les 92 protons du noyau peuvent se désintégrer et former d'autres éléments chimiques.
Propriétés de l'uranium
Propriétés physiques
| Densité | 18,95 g/cm3 |
|---|---|
| Point de fusion | 1135 °C |
| Point d'ébullition | 4131 °C |
| Dureté | 6,0 (échelle de Mohs) |
Propriétés chimiques
| Classification | Métal de transition interne |
|---|---|
| électronégativité | 1,7 |
| Énergie d'ionisation | 6.194 eV |
| États d'oxydation | +3, +4, +5 ,+6 |
Où trouve-t-on de l'uranium ?
Dans la nature, l'uranium se trouve principalement sous forme de minerais. Pour explorer les réserves de ce métal, le contenu actuel de l'élément et la disponibilité de la technologie pour effectuer l'extraction et l'exploitation sont étudiés.
Minerais d'uranium
En raison de sa facilité de réaction avec l'oxygène de l'air, l'uranium se trouve généralement sous forme d'oxydes.
| Minerai | Composition |
|---|---|
| pechblende | U3O8 |
| Uraninite | ous2 |
l'uranium dans le monde
L'uranium peut être trouvé dans plusieurs parties du monde, étant caractérisé comme un minerai commun pour être présent dans la plupart des roches.
Les plus grandes réserves d'uranium se trouvent dans les pays suivants: Australie, Kazakhstan, Russie, Afrique du Sud, Canada, États-Unis et Brésil.
L'uranium au Brésil
Bien que tout le territoire brésilien n'ait pas été prospecté, le Brésil occupait la septième position dans le classement mondial des réserves d'uranium.
Les deux principales réserves sont Caetité (BA) et Santa Quitéria (CE).
Isotopes d'uranium
| Isotope | abondance relative | temps de demi-vie | activité radioactive |
|---|---|---|---|
| Uranium-238 | 99,27 % | 4 510 000 000 d'années | 12 455 Bq.g-1 |
| Uranium-235 | 0,72 % | 713 000 000 ans | 80,011 Bq.g-1 |
| Uranium-234 | 0,006 % | 247 000 ans | 231x106 Bq.g-1 |
Parce qu'il s'agit du même élément chimique, tous les isotopes ont 92 protons dans le noyau et, par conséquent, les mêmes propriétés chimiques.
Bien que les trois isotopes aient une radioactivité, l'activité radioactive est différente pour chacun d'eux. Seul l'uranium 235 est une matière fissile et donc utile à la production d'énergie nucléaire.
Série radioactive à l'uranium
Les isotopes de l'uranium peuvent subir une désintégration radioactive et générer d'autres éléments chimiques. Ce qui se passe est une réaction en chaîne jusqu'à ce qu'un élément stable se forme et que les transformations cessent.
Dans l'exemple suivant, la désintégration radioactive de l'uranium-235 se termine avec le plomb-207 étant le dernier élément de la série.
Ce processus est important pour déterminer l'âge de la Terre en mesurant la quantité de plomb, le dernier élément de la série radioactive, dans certaines roches contenant de l'uranium.
Histoire de l'uranium
Sa découverte a eu lieu en 1789 par le chimiste allemand Martin Klaproth, qui lui a donné son nom en l'honneur de la planète Uranus, également découverte à cette époque.
En 1841, l'uranium a été isolé pour la première fois par le chimiste français Eugène-Melchior Péligot grâce à une réaction de réduction du tétrachlorure d'uranium (UCl).4) en utilisant du potassium.
Ce n'est qu'en 1896 que le scientifique français Henri Becquerel a découvert que cet élément avait de la radioactivité lors d'expériences avec des sels d'uranium.
Applications d'uranium
Énergie nucléaire
L'uranium est une source d'énergie alternative aux combustibles existants.
L'utilisation de cet élément pour diversifier la matrice énergétique est due à l'augmentation du prix du pétrole et du gaz, en plus du souci environnemental avec le rejet de CO2 dans l'atmosphère et l'effet de serre.
La production d'énergie se fait par la fission du cœur d'uranium-235. Une réaction en chaîne se produit de manière contrôlée et à partir des nombreuses transformations que subit l'atome, il y a la libération d'énergie qui met en mouvement un système de génération de vapeur.
L'eau se transforme en vapeur lorsqu'elle reçoit de l'énergie sous forme de chaleur et fait bouger les turbines du système et générer de l'énergie électrique.
Transformation de l'uranium en énergie
L'énergie libérée par l'uranium provient de la fission nucléaire. Lorsqu'un noyau plus gros est brisé, une grande quantité d'énergie est libérée dans la formation de noyaux plus petits.
Dans ce processus, il y a une réaction en chaîne qui commence par un neutron frappant un gros noyau et le brise en deux noyaux plus petits. Les neutrons libérés lors de cette réaction provoqueront la fission d'autres noyaux.
Lorsqu'il est touché par un neutron, l'uranium-235 s'est divisé en deux noyaux plus petits et a libéré 3 neutrons.
L'énergie libérée dans cette réaction est de 2,1010 kJ/mol. Dans la combustion de l'éthanol, l'énergie libérée est de 98 kJ/mol. Compte tenu de cela, nous pouvons voir l'ampleur de ce processus, dont l'énergie produite est pratiquement mille milliards de fois supérieure à une réaction de combustion.
L'énergie nucléaire au Brésil
Le Brésil possède deux centrales nucléaires qui utilisent de l'uranium enrichi. Ils sont situés dans la municipalité d'Angra dos Reis (RJ).
Selon Eletronuclear, la société qui exploite des centrales thermonucléaires au Brésil, Angra 1 a capacité de générer 657 mégawatts d'électricité, tandis qu'Angra 2 peut générer 1 350 mégawatts électrique.
datation radiométrique
En datation radiométrique, les émissions radioactives sont mesurées en fonction de l'élément généré dans la décroissance radioactive.
Connaissant la demi-vie de l'isotope, il est possible de déterminer l'âge du matériau en calculant le temps qu'il a fallu pour que le produit trouvé se forme.
Les isotopes de l'uranium-238 et de l'uranium-235 sont utilisés pour estimer l'âge des roches ignées et d'autres types de datation radiométrique.
Bombe atomique
À Deuxième Guerre mondiale la première bombe atomique, qui contenait l'élément uranium, a été utilisée.
Avec l'isotope de l'uranium 235, une réaction en chaîne a commencé à partir de la fission du noyau, qui, en une fraction de seconde, a généré une explosion en raison de la quantité extrêmement puissante d'énergie libérée.
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