Uranium is een chemisch element op het periodiek systeem dat wordt weergegeven door het symbool U, waarvan het atoomnummer 92 is en behoort tot de actinidefamilie.
Het is het element met de zwaarste atoomkern in de natuur.
De bekendste isotopen van uranium zijn: 234jij, 235Huh 238u.
Vanwege de radioactiviteit van dit metaal, is de belangrijkste toepassing ervan het genereren van kernenergie door de splitsing van de kern. Verder wordt uranium gebruikt bij steendatering en kernwapens.
Uraniumkenmerken:
- Het is een radioactief element.
- Dicht metaal van hoge hardheid.
- Nodulair en kneedbaar.
- De kleur is zilvergrijs.
- Het wordt in vaste toestand in overvloed aangetroffen.
- Het atoom is zeer onstabiel en de 92 protonen in de kern kunnen worden gedesintegreerd en andere chemische elementen vormen.
Uranium eigenschappen
Fysieke eigenschappen
| Dichtheid | 18,95 g/cm3 |
|---|---|
| Fusiepunt | 1135 °C |
| Kookpunt | 4131 °C |
| Taaiheid | 6,0 (Mohs-schaal) |
Chemische eigenschappen
| Classificatie | Intern overgangsmetaal |
|---|---|
| elektronegativiteit | 1,7 |
| Ionisatieenergie | 6.194 eV |
| Oxidatie Staten | +3, +4, +5 ,+6 |
Waar wordt uranium gevonden?
In de natuur komt uranium vooral voor in de vorm van ertsen. Om de reserves van dit metaal te onderzoeken, worden de huidige inhoud van het element en de beschikbaarheid van technologie voor de winning en exploitatie bestudeerd.
uraniumerts
Omdat het gemakkelijk kan reageren met zuurstof in de lucht, wordt uranium meestal aangetroffen in de vorm van oxiden.
| Erts | Samenstelling |
|---|---|
| pitchblende | u3O8 |
| uraniniet | ou2 |
uranium in de wereld
Uranium is te vinden in verschillende delen van de wereld en wordt gekenmerkt als een gewoon erts omdat het in de meeste rotsen aanwezig is.
De grootste uraniumreserves bevinden zich in de volgende landen: Australië, Kazachstan, Rusland, Zuid-Afrika, Canada, de Verenigde Staten en Brazilië.
Uranium in Brazilië
Hoewel niet het gehele Braziliaanse grondgebied is onderzocht, bezet Brazilië de zevende positie op de wereldranglijst van uraniumreserves.
De twee belangrijkste reservaten zijn Caetité (BA) en Santa Quitéria (CE).
uranium isotopen
| Isotoop | relatieve overvloed | halfwaardetijd | radioactieve activiteit |
|---|---|---|---|
| uranium-238 | 99,27 % | 4.510.000.000 jaar | 12.455 Bq.g-1 |
| uranium-235 | 0,72 % | 713.000.000 jaar | 80.011 Bq.g-1 |
| uranium-234 | 0,006 % | 247.000 jaar | 231 x 106 Bq.g-1 |
Omdat het hetzelfde chemische element is, hebben alle isotopen 92 protonen in de kern en dus dezelfde chemische eigenschappen.
Hoewel de drie isotopen radioactiviteit hebben, is de radioactieve activiteit voor elk van hen verschillend. Alleen uranium-235 is een splijtstof en daarom nuttig bij de productie van kernenergie.
Uranium radioactieve serie
Uraniumisotopen kunnen radioactief verval ondergaan en andere chemische elementen genereren. Wat er gebeurt is een kettingreactie totdat een stabiel element is gevormd en de transformaties stoppen.
In het volgende voorbeeld eindigt het radioactieve verval van uranium-235, waarbij lood-207 het laatste element in de reeks is.
Dit proces is belangrijk bij het bepalen van de leeftijd van de aarde door de hoeveelheid lood, het laatste element in de radioactieve reeks, in bepaalde uraniumhoudende gesteenten te meten.
Geschiedenis van uranium
De ontdekking vond plaats in 1789 door de Duitse chemicus Martin Klaproth, die het zijn naam gaf ter ere van de planeet Uranus, die ook rond deze periode werd ontdekt.
In 1841 werd uranium voor het eerst geïsoleerd door de Franse chemicus Eugène-Melchior Péligot door een reductiereactie van uraniumtetrachloride (UCl).4) kalium gebruiken.
Pas in 1896 ontdekte de Franse wetenschapper Henri Becquerel dat dit element radioactiviteit had bij het uitvoeren van experimenten met uraniumzouten.
Uraniumtoepassingen
Nucleaire energie
Uranium is een alternatieve energiebron voor bestaande brandstoffen.
Het gebruik van dit element om de energiematrix te diversifiëren is te wijten aan de stijging van de prijs van olie en gas, naast de zorg voor het milieu met de uitstoot van CO2 in de atmosfeer en het broeikaseffect.
Energieproductie vindt plaats door de splijting van de uranium-235-kern. Op gecontroleerde wijze ontstaat een kettingreactie en uit de talrijke transformaties die het atoom ondergaat, komt energie vrij die een stoomopwekkingssysteem in beweging zet.
Het water wordt omgezet in stoom wanneer het energie ontvangt in de vorm van warmte en zorgt ervoor dat de turbines van het systeem bewegen en elektrische energie opwekken.
Transformatie van uranium in energie
De energie die vrijkomt bij uranium is afkomstig van kernsplijting. Wanneer een grotere kern wordt gebroken, komt er een grote hoeveelheid energie vrij bij de vorming van kleinere kernen.
In dit proces is er een kettingreactie die begint met een neutron dat een grote kern raakt en deze in twee kleinere kernen breekt. De neutronen die bij deze reactie vrijkomen, zullen de splijting van andere kernen veroorzaken.
Wanneer uranium-235 wordt geraakt door een neutron, splitst het zich in twee kleinere kernen en komen er 3 neutronen vrij.
De energie die vrijkomt bij deze reactie is 2,1010 kJ/mol. Bij de verbranding van ethanol is de vrijgekomen energie 98 kJ/mol. Hierdoor kunnen we de omvang van dit proces zien, waarvan de geproduceerde energie praktisch een biljoen keer groter is dan een verbrandingsreactie.
Kernenergie in Brazilië
Brazilië heeft twee kerncentrales die verrijkt uranium gebruiken. Ze zijn gelegen in de gemeente Angra dos Reis (RJ).
Volgens Eletronuclear, het bedrijf dat thermonucleaire fabrieken in Brazilië exploiteert, heeft Angra 1 capaciteit om 657 megawatt elektriciteit op te wekken, terwijl Angra 2 1.350 megawatt kan opwekken generate elektrisch.
radiometrische datering
Bij radiometrische datering worden radioactieve emissies gemeten volgens het element dat bij het radioactieve verval wordt gegenereerd.
Als we de halfwaardetijd van de isotoop kennen, is het mogelijk om de ouderdom van het materiaal te bepalen door te berekenen hoeveel tijd het kostte om het gevonden product te vormen.
Uranium-238 en uranium-235 isotopen worden gebruikt om de ouderdom van stollingsgesteenten en andere soorten radiometrische datering te schatten.
Atoombom
Bij Tweede Wereldoorlog de eerste atoombom, die het element uranium bevatte, werd gebruikt.
Met de uranium-235 isotoop begon een kettingreactie van de splitsing van de kern, die in een fractie van een seconde een explosie veroorzaakte door de extreem krachtige hoeveelheid energie die vrijkwam.
Bekijk meer teksten over het onderwerp:
- Manhattan-project
- Waterstofbom
- Kernfusie
- Nucleair afval
