Uran: što je to, karakteristike i primjena

Uran je kemijski element na Periodnom sustavu prikazan simbolom U, čiji je atomski broj 92 i pripada obitelji aktinida.

To je element s najtežom atomskom jezgrom u prirodi.

Najpoznatiji izotopi urana su: ²³⁴U, ²³⁵Huh ²³⁸U.

Zbog radioaktivnosti ovog metala, glavna mu je primjena u stvaranju nuklearne energije cijepanjem njegove jezgre. Nadalje, uran se koristi u datiranju kamena i nuklearnom oružju.

Mjesto urana u Periodnom sustavu

Karakteristike urana

• To je radioaktivni element.
• Gusti metal visoke tvrdoće.
• Duktilni i podatni.
• Boja mu je srebrno siva.
• Ima ga u izobilju u čvrstom stanju.
• Njegov je atom vrlo nestabilan i 92 protona u jezgri mogu se rastaviti i oblikovati druge kemijske elemente.

Svojstva urana

Fizička svojstva

Gustoća	18,95 g / cm^3
Tačka fuzije	1135 ° C
Vrelište	4131 ° C
Žilavost	6,0 (Mohsova ljestvica)

Kemijska svojstva

Klasifikacija	Unutarnji prijelazni metal
elektronegativnost	1,7
Energija jonizacije	6,194 eV
Stanja oksidacije	+3, +4, +5 ,+6

Gdje se nalazi uran?

U prirodi se uran uglavnom nalazi u obliku ruda. Da bi se istražile rezerve ovog metala, proučava se sadašnji sadržaj elementa i dostupnost tehnologije za vršenje ekstrakcije i eksploatacije.

Uranove rude

Zbog lakoće reakcije s kisikom u zraku, uran se obično nalazi u obliku oksida.

Ore	Sastav
pitchblende	U3O8
Uraninit	ou2

urana u svijetu

Uran se može naći u nekoliko dijelova svijeta, karakteriziran je kao uobičajena ruda koja je prisutna u većini stijena.

Najveće rezerve urana nalaze se u sljedećim zemljama: Australija, Kazahstan, Rusija, Južna Afrika, Kanada, Sjedinjene Države i Brazil.

Uran u Brazilu

Iako nije pretražen sav brazilski teritorij, Brazil je zauzeo sedmo mjesto na svjetskoj ljestvici rezervi urana.

Dvije glavne rezerve su Caetité (BA) i Santa Quitéria (CE).

Izotopi urana

Izotop	relativno bogatstvo	vrijeme poluživota	radioaktivna aktivnost
Uran-238	99,27 %	4.510.000.000 godina	12.455 Bq.g^-1
Uran-235	0,72 %	713 000 000 godina	80,011 Bq.g^-1
Uran-234	0,006 %	247.000 godina	231 x 10^6 Bq.g^-1

Budući da je riječ o istom kemijskom elementu, svi izotopi imaju 92 protona u jezgri i, prema tome, ista kemijska svojstva.

Iako tri izotopa imaju radioaktivnost, radioaktivna aktivnost je različita za svaki od njih. Samo je uran-235 cijepljivi materijal i, prema tome, koristan u proizvodnji nuklearne energije.

Uranova radioaktivna serija

Izotopi urana mogu proći radioaktivni raspad i stvoriti druge kemijske elemente. Ono što se događa je lančana reakcija dok se ne formira stabilan element i ne prestanu transformacije.

U sljedećem primjeru radioaktivni raspad urana-235 završava s tim da je olovo-207 posljednji element u nizu.

Ovaj je postupak važan za određivanje starosti Zemlje mjerenjem količine olova, posljednjeg elementa u radioaktivnoj seriji, u određenim stijenama koje sadrže uran.

Povijest urana

Njegovo je otkriće dogodio 1789. godine njemački kemičar Martin Klaproth, koji mu je dao ime u čast planeta Urana, također otkrivenog u to doba.

1841. francuski je kemičar Eugène-Melchior Péligot prvi put izolirao uran reakcijom redukcije uranij tetraklorida (UCl).₄) pomoću kalija.

Tek je 1896. godine francuski znanstvenik Henri Becquerel otkrio da ovaj element ima radioaktivnost tijekom izvođenja pokusa sa uranovim solima.

Primjene urana

Nuklearna energija

Shema rada nuklearne elektrane

Uran je alternativni izvor energije za postojeća goriva.

Korištenje ovog elementa za diverzifikaciju energetske matrice posljedica je povećanja cijena nafte i plina, uz zabrinutost za okoliš oslobađanjem CO₂ u atmosferi i efekt staklenika.

Proizvodnja energije događa se cijepanjem jezgre urana-235. Lančana reakcija proizvodi se kontrolirano, a iz brojnih transformacija koje je podvrgnut atom dolazi do oslobađanja energije koja pokreće sustav stvaranja pare.

Voda se pretvara u paru kad prima energiju u obliku topline i uzrokuje pomicanje turbina sustava i stvaranje električne energije.

Transformacija urana u energiju

Energija koju uran oslobađa dolazi iz nuklearne fisije. Kad se razbije veća jezgra, oslobađa se velika količina energije u stvaranju manjih jezgri.

U ovom procesu dolazi do lančane reakcije koja započinje neutronom koji pogađa veliku jezgru i razbija je na dvije manje jezgre. Neutroni oslobođeni u ovoj reakciji izazvat će cijepanje drugih jezgara.

Kada je pogođen neutronom, uran-235 podijelio se u dvije manje jezgre i oslobodio 3 neutrona.

Oslobođena energija u ovoj reakciji je 2,10¹⁰ kJ / mol. Pri izgaranju etanola oslobođena energija iznosi 98 kJ / mol. S obzirom na to, možemo vidjeti veličinu ovog procesa, čija je proizvedena energija praktički bilijun puta veća od reakcije izgaranja.

Nuklearna energija u Brazilu

Brazil ima dvije nuklearne elektrane koje koriste obogaćeni uran. Smješteni su u općini Angra dos Reis (RJ).

Prema Eletronuclearu, tvrtki koja upravlja termonuklearnim postrojenjima u Brazilu, Angra 1 ima kapaciteta za proizvodnju 657 megavata električne energije, dok Angra 2 može proizvesti 1350 megavata električni.

radiometrijsko datiranje

Podrijetlo novih elemenata iz radioaktivnog elementa

U radiometrijskom datiranju, radioaktivne emisije mjere se prema elementu koji nastaje u radioaktivnom raspadu.

Poznavajući vrijeme poluraspada izotopa, moguće je odrediti starost materijala izračunavanjem koliko je vremena trebalo da nastane pronađeni proizvod.

Izotopi urana-238 i urana-235 koriste se za procjenu starosti magmatskih stijena i drugih vrsta radiometrijskog datiranja.

Atomska bomba

Oslobađanje energije u atomskoj bombi

Na Drugi svjetski rat korištena je prva atomska bomba koja je sadržavala element uran.

S izotopom urana-235 lančana reakcija započela je cijepanjem jezgre, koja je u djeliću sekunde stvorila eksploziju zbog izuzetno snažne količine oslobođene energije.

Pogledajte još tekstova na tu temu:

• Projekt Manhattan
• Hidrogenska bomba
• Nuklearna fuzija
• Nuklearni otpad