L'uranio è un elemento chimico della tavola periodica rappresentato dal simbolo U, il cui numero atomico è 92 e appartiene alla famiglia degli attinidi.
È l'elemento con il nucleo atomico più pesante in natura.
Gli isotopi più noti dell'uranio sono: 234tu, 235eh? 238tu
A causa della radioattività di questo metallo, la sua principale applicazione è nella generazione di energia nucleare attraverso la fissione del suo nucleo. Inoltre, l'uranio è utilizzato nella datazione delle rocce e negli armamenti nucleari.
Caratteristiche dell'uranio
- È un elemento radioattivo.
- Metallo denso di elevata durezza.
- Duttile e malleabile.
- La sua colorazione è grigio argento.
- Si trova in abbondanza allo stato solido.
- Il suo atomo è altamente instabile e i 92 protoni nel nucleo possono essere disintegrati e formare altri elementi chimici.
Proprietà dell'uranio
Proprietà fisiche
| Densità | 18,95 g/cm3 |
|---|---|
| Punto di fusione | 1135 °C |
| Punto di ebollizione | 4131 °C |
| tenacità | 6.0 (scala di Mohs) |
Proprietà chimiche
| Classificazione | Metallo di transizione interno |
|---|---|
| elettronegatività | 1,7 |
| Energia ionizzata | 6.194 eV |
| Stati di ossidazione | +3, +4, +5 ,+6 |
Dove si trova l'uranio?
In natura, l'uranio si trova principalmente sotto forma di minerali. Per esplorare le riserve di questo metallo, vengono studiati il contenuto attuale dell'elemento e la disponibilità di tecnologia per effettuare l'estrazione e lo sfruttamento.
Minerali di uranio
A causa della sua facilità di reazione con l'ossigeno nell'aria, l'uranio si trova solitamente sotto forma di ossidi.
| Minerale | Composizione |
|---|---|
| pechblenda | tu3oh8 |
| uranite | tu2 |
uranio nel mondo
L'uranio può essere trovato in diverse parti del mondo, essendo caratterizzato come un minerale comune per essere presente nella maggior parte delle rocce.
Le maggiori riserve di uranio si trovano nei seguenti paesi: Australia, Kazakistan, Russia, Sud Africa, Canada, Stati Uniti e Brasile.
Uranio in Brasile
Sebbene non tutto il territorio brasiliano sia stato esplorato, il Brasile occupava la settima posizione nella classifica mondiale delle riserve di uranio.
Le due riserve principali sono Caetité (BA) e Santa Quitéria (CE).
Isotopi di uranio
| Isotopo | abbondanza relativa | tempo di dimezzamento | attività radioattiva |
|---|---|---|---|
| uranio-238 | 99,27 % | 4.510.000.000 di anni | 12.455 Bq.g-1 |
| Uranio-235 | 0,72 % | 713.000.000 di anni | 80.011 Bq.g-1 |
| Uranio-234 | 0,006 % | 247.000 anni | 231 x 106 Bq.g-1 |
Poiché è lo stesso elemento chimico, tutti gli isotopi hanno 92 protoni nel nucleo e, di conseguenza, le stesse proprietà chimiche.
Sebbene i tre isotopi abbiano radioattività, l'attività radioattiva è diversa per ciascuno di essi. Solo l'uranio-235 è un materiale fissile e, quindi, utile nella produzione di energia nucleare.
Serie radioattiva all'uranio
Gli isotopi di uranio possono subire decadimento radioattivo e generare altri elementi chimici. Ciò che accade è una reazione a catena finché non si forma un elemento stabile e le trasformazioni cessano.
Nell'esempio seguente, il decadimento radioattivo dell'uranio-235 termina con il piombo-207 come ultimo elemento della serie.
Questo processo è importante per determinare l'età della Terra misurando la quantità di piombo, l'ultimo elemento della serie radioattiva, in alcune rocce contenenti uranio.
Storia dell'uranio
La sua scoperta avvenne nel 1789 dal chimico tedesco Martin Klaproth, che le diede il nome in onore del pianeta Urano, scoperto anch'esso in questo periodo.
Nel 1841, l'uranio fu isolato per la prima volta dal chimico francese Eugène-Melchior Péligot attraverso una reazione di riduzione del tetracloruro di uranio (UCl).4) utilizzando potassio.
Solo nel 1896, lo scienziato francese Henri Becquerel scoprì che questo elemento aveva radioattività durante gli esperimenti con i sali di uranio.
Applicazioni dell'uranio
Energia nucleare
L'uranio è una fonte di energia alternativa per i combustibili esistenti.
L'utilizzo di questo elemento per diversificare la matrice energetica è dovuto all'aumento del prezzo del petrolio e del gas, oltre alla preoccupazione ambientale con il rilascio di CO2 nell'atmosfera e l'effetto serra.
La produzione di energia avviene attraverso la fissione del nucleo di uranio-235. Si produce una reazione a catena in maniera controllata e dalle numerose trasformazioni che subisce l'atomo si ha il rilascio di energia che muove un sistema di generazione del vapore.
L'acqua si trasforma in vapore quando riceve energia sotto forma di calore e fa muovere le turbine del sistema e genera energia elettrica.
Trasformazione dell'uranio in energia
L'energia rilasciata dall'uranio proviene dalla fissione nucleare. Quando un nucleo più grande viene rotto, viene rilasciata una grande quantità di energia nella formazione di nuclei più piccoli.
In questo processo, c'è una reazione a catena che inizia con un neutrone che colpisce un grande nucleo e lo rompe in due nuclei più piccoli. I neutroni rilasciati in questa reazione causeranno la fissione di altri nuclei.
Quando colpito da un neutrone, l'uranio-235 si è diviso in due nuclei più piccoli e ha rilasciato 3 neutroni.
L'energia rilasciata in questa reazione è 2.1010 kJ/mol. Nella combustione dell'etanolo, l'energia rilasciata è di 98 kJ/mol. Detto questo, possiamo vedere l'entità di questo processo, la cui energia prodotta è praticamente un trilione di volte maggiore di una reazione di combustione.
Energia nucleare in Brasile
Il Brasile ha due centrali nucleari che utilizzano uranio arricchito. Si trovano nel comune di Angra dos Reis (RJ).
Secondo Eletronuclear, la società che gestisce impianti termonucleari in Brasile, Angra 1 ha capacità di generare 657 megawatt di elettricità, mentre Angra 2 può generare 1.350 megawatt elettrico.
datazione radiometrica
Nella datazione radiometrica, le emissioni radioattive sono misurate in base all'elemento generato nel decadimento radioattivo.
Conoscendo l'emivita dell'isotopo, è possibile determinare l'età del materiale calcolando il tempo impiegato per la formazione del prodotto trovato.
Gli isotopi dell'uranio-238 e dell'uranio-235 sono usati per stimare l'età delle rocce ignee e altri tipi di datazione radiometrica.
Bomba atomica
A Seconda guerra mondiale fu utilizzata la prima bomba atomica, che conteneva l'elemento uranio.
Con l'isotopo dell'uranio-235 è partita una reazione a catena dalla fissione del nucleo, che in una frazione di secondo ha generato un'esplosione per la potentissima quantità di energia rilasciata.
Scopri altri testi sull'argomento:
- Progetto Manhattan
- Bomba all'idrogeno
- Fusione nucleare
- Scorie nucleari
