Uranas: kas tai yra, charakteristikos ir pritaikymas

Uranas yra cheminis periodinės lentelės elementas, kurį žymi simbolis U, kurio atominis skaičius yra 92 ir priklauso aktinidų šeimai.

Tai elementas, turintis sunkiausią atomo branduolį gamtoje.

Geriausiai žinomi urano izotopai yra šie: ²³⁴U, ²³⁵Huh ²³⁸U.

Dėl šio metalo radioaktyvumo jo pagrindinė paskirtis yra branduolio energijos gamyba, dalijantis jo šerdį. Be to, uranas naudojamas uolienose ir branduoliniuose ginkluose.

Urano vieta periodinėje lentelėje

Urano charakteristikos

• Tai radioaktyvus elementas.
• Tankus didelio kietumo metalas.
• Plastiškas ir kalus.
• Jo spalva yra sidabriškai pilka.
• Kietame būvyje jo gausu.
• Jo atomas yra labai nestabilus, o branduolyje esantys 92 protonai gali suirti ir suformuoti kitus cheminius elementus.

Urano savybės

Fizinės savybės

Tankis	18,95 g / cm^3
Susiliejimo taškas	1135 ° C
Virimo taškas	4131 ° C
Tvirtumas	6,0 (Mohso skalė)

Cheminės savybės

klasifikacija	Vidinis pereinamasis metalas
elektronegatyvumas	1,7
Jonizacijos energija	6.194 eV
Oksidacijos būsenos	+3, +4, +5 ,+6

Kur yra uranas?

Gamtoje uranas daugiausia randamas rūdos pavidalu. Norint ištirti šio metalo atsargas, tiriamas dabartinis elemento turinys ir technologijos prieiga gavybai ir eksploatavimui atlikti.

Urano rūdos

Dėl lengvo reakcijos su ore esančiu deguonimi uranas paprastai būna oksidų pavidalu.

Rūdos	Kompozicija
pikis	U3O8
Uraninitas	ou2

urano pasaulyje

Urano galima rasti keliose pasaulio dalyse, jis apibūdinamas kaip įprasta rūdos dalis, esanti daugumoje uolienų.

Didžiausios urano atsargos yra šiose šalyse: Australijoje, Kazachstane, Rusijoje, Pietų Afrikoje, Kanadoje, JAV ir Brazilijoje.

Uranas Brazilijoje

Nors ne visa Brazilijos teritorija buvo ištirta, Brazilija užėmė septintąją vietą pasaulio urano atsargų reitinge.

Du pagrindiniai rezervai yra Caetité (BA) ir Santa Quitéria (CE).

Urano izotopai

Izotopas	santykinis gausumas	pusės gyvenimo laiko	radioaktyvi veikla
Uranas-238	99,27 %	4.510.000.000 metų	12 455 kv^-1
Uranas-235	0,72 %	713 000 000 metų	80.011 Bq.g^-1
Uranas-234	0,006 %	247 000 metų	231 x 10^6 Bq.g^-1

Kadangi tai yra tas pats cheminis elementas, visų izotopų branduolyje yra 92 protonai ir dėl to tos pačios cheminės savybės.

Nors trys izotopai turi radioaktyvumą, kiekvienam iš jų radioaktyvus aktyvumas yra skirtingas. Tik uranas-235 yra dalijanti medžiaga, todėl naudinga gaminant branduolinę energiją.

Urano radioaktyviosios serijos

Urano izotopai gali radioaktyviai irti ir generuoti kitus cheminius elementus. Vyksta grandininė reakcija, kol susidaro stabilus elementas ir nutrūksta transformacijos.

Šiame pavyzdyje urano-235 radioaktyvus skilimas baigiasi tuo, kad švinas-207 yra paskutinis elementas serijoje.

Šis procesas yra svarbus nustatant Žemės amžių matuojant švino, paskutinio radioaktyviosios serijos elemento, kiekį tam tikrose urano turinčiose uolienose.

Urano istorija

Jo atradimą 1789 m. Įvyko vokiečių chemikas Martinas Klaprothas, kuris pavadino jį Urano planetos garbei.

1841 m. Uraną pirmą kartą išskyrė prancūzų chemikas Eugène'as-Melchioras Péligotas, atlikdamas urano tetrachlorido (UCl) redukcijos reakciją.₄) naudojant kalį.

Tik 1896 m. Prancūzų mokslininkas Henri Becquerelis, atlikdamas eksperimentus su urano druskomis, atrado, kad šis elementas turi radioaktyvumo.

Urano programos

Atominė energija

Atominės elektrinės veikimo schema

Uranas yra alternatyvus esamo kuro energijos šaltinis.

Šio elemento naudojimas energijos matricai paįvairinti yra susijęs su padidėjusia naftos ir dujų kaina, be aplinkosaugos problemų išmetant CO₂ atmosferoje ir šiltnamio efekte.

Energijos gamyba vyksta dalijantis urano-235 šerdims. Grandininė reakcija gaunama kontroliuojant ir dėl daugybės transformacijų, kurias patiria atomas, išsiskiria energija, kuri juda garų generavimo sistema.

Gaunant energiją šilumos pavidalu vanduo virsta garais, todėl sistemos turbinos juda ir generuoja elektros energiją.

Urano pavertimas energija

Urano išskiriama energija gaunama iš branduolio dalijimosi. Nutrūkus didesniam branduoliui, susidarant mažesniems branduoliams išsiskiria didelis energijos kiekis.

Šiame procese vyksta grandininė reakcija, kuri prasideda neutronu atsitrenkus į didelį branduolį ir suskaidant jį į du mažesnius branduolius. Šioje reakcijoje išsiskyrę neutronai sukels kitų branduolių dalijimąsi.

Patekęs į neutroną, uranas-235 suskilo į du mažesnius branduolius ir išleido 3 neutronus.

Šioje reakcijoje išsiskirianti energija yra 2,10¹⁰ kJ / mol. Deginant etanolį, išleidžiama energija yra 98 kJ / mol. Atsižvelgdami į tai, galime pamatyti šio proceso mastą, kurio pagaminta energija yra praktiškai trilijoną kartų didesnė nei degimo reakcija.

Branduolinė energija Brazilijoje

Brazilijoje yra dvi atominės elektrinės, kuriose naudojamas sodrintas uranas. Jie yra Angra dos Reis (RJ) savivaldybėje.

Pasak „Eletronuclear“, termobranduolines jėgaines Brazilijoje valdančios bendrovės, „Angra 1“ turi pajėgumas generuoti 657 megavatus elektros energijos, o „Angra 2“ - 1350 megavatus elektrinis.

radiometrinė data

Naujų elementų iš radioaktyvaus elemento kilmė

Atliekant radiometrinę datą, radioaktyviosios emisijos matuojamos pagal elementą, susidariusį radioaktyviame skilime.

Žinant izotopo pusėjimo trukmę, galima nustatyti medžiagos amžių apskaičiuojant, kiek laiko prireikė rastam produktui susidaryti.

Ugninio-238 ir urano-235 izotopai naudojami magminių uolienų amžiui ir kitoms radiometrinėms datoms nustatyti.

Atominė bomba

Energijos išsiskyrimas atominėje bomboje

At Antrasis pasaulinis karas buvo panaudota pirmoji atominė bomba, kurioje buvo elementas uranas.

Su urano-235 izotopu grandinės reakcija prasidėjo nuo branduolio dalijimosi, kuris per sekundės dalį sukėlė sprogimą dėl ypač galingo išsiskyrusio energijos kiekio.

Peržiūrėkite daugiau tekstų šia tema:

• Manheteno projektas
• Vandenilio bomba
• Branduolio sintezė
• Radioaktyvios atliekos