Uran: hva det er, egenskaper og bruksområder

Uran er et kjemisk grunnstoff i det periodiske systemet representert ved symbolet U, hvis atomnummer er 92 og tilhører aktinidfamilien.

Det er elementet med den tyngste atomkjernen i naturen.

De mest kjente isotopene av uran er: ²³⁴U, ²³⁵Hu h ²³⁸U.

På grunn av radioaktiviteten til dette metallet, er dets viktigste anvendelse å generere kjernekraft gjennom fisjon av kjernen. Videre brukes uran i bergdatering og atomvåpen.

Uran plassering i det periodiske systemet

Uran-egenskaper

• Det er et radioaktivt element.
• Tett metall med høy hardhet.
• Duktilt og formbart.
• Fargen er sølvgrå.
• Det finnes i overflod i fast tilstand.
• Atomet er svært ustabilt, og de 92 protonene i kjernen kan oppløses og danne andre kjemiske elementer.

Uran Egenskaper

Fysiske egenskaper

Tetthet	18,95 g / cm^3
Fusjonspunkt	1135 ° C
Kokepunkt	4131 ° C
Seighet	6.0 (Mohs skala)

Kjemiske egenskaper

Klassifisering	Internt overgangsmetall
elektronegativitet	1,7
Ioniseringsenergi	6.194 eV
Oksidasjonsstater	+3, +4, +5 ,+6

Hvor er uran funnet?

I naturen finnes uran hovedsakelig i form av malm. For å utforske reservene til dette metallet, studeres elementets nåværende innhold og tilgjengeligheten av teknologi for å utføre utvinning og utnyttelse.

Uranmalm

På grunn av den enkle reaksjonen med oksygen i luften, finnes uran vanligvis i form av oksider.

Malm	Sammensetning
pitchblende	U3O8
Uranitt	ou2

uran i verden

Uran kan finnes i flere deler av verden, og karakteriseres som en vanlig malm for å være til stede i de fleste bergarter.

De største uranreservene finnes i følgende land: Australia, Kasakhstan, Russland, Sør-Afrika, Canada, USA og Brasil.

Uran i Brasil

Selv om ikke alt av det brasilianske territoriet er blitt prospektert, okkuperte Brasil den syvende posisjonen i verdensrangeringen av uranreserver.

De to hovedreservatene er Caetité (BA) og Santa Quitéria (CE).

Uranisotoper

Isotop	relativ overflod	halveringstid	radioaktiv aktivitet
Uran-238	99,27 %	4.510.000.000 år	12.455 Bq.g^-1
Uran-235	0,72 %	713 000 000 år	80,011 Bq.g^-1
Uranium-234	0,006 %	247 000 år	231 x 10^6 Bq.g^-1

Fordi det er det samme kjemiske elementet, har alle isotoper 92 protoner i kjernen og følgelig de samme kjemiske egenskapene.

Selv om de tre isotoper har radioaktivitet, er den radioaktive aktiviteten forskjellig for hver av dem. Bare uran-235 er et fissilt materiale og derfor nyttig i produksjonen av kjernekraft.

Uranium radioaktiv serie

Uran-isotoper kan gjennomgå radioaktivt forfall og generere andre kjemiske grunnstoffer. Det som skjer er en kjedereaksjon til et stabilt element dannes og transformasjoner opphører.

I det følgende eksemplet ender det radioaktive forfallet av uran-235 med bly-207 som det siste elementet i serien.

Denne prosessen er viktig for å bestemme jordens alder ved å måle mengden bly, det siste elementet i den radioaktive serien, i visse uranholdige bergarter.

Uraniums historie

Oppdagelsen fant sted i 1789 av den tyske kjemikeren Martin Klaproth, som ga det navnet til ære for planeten Uranus, også oppdaget rundt denne perioden.

I 1841 ble uran for første gang isolert av den franske kjemikeren Eugène-Melchior Péligot gjennom en reduksjonsreaksjon av urantetraklorid (UCl).₄) ved bruk av kalium.

Først i 1896 oppdaget den franske forskeren Henri Becquerel at dette elementet hadde radioaktivitet når han utførte eksperimenter med uransalter.

Uran-applikasjoner

Kjernekraft

Driftsskjema for et atomkraftverk

Uran er en alternativ energikilde for eksisterende drivstoff.

Bruken av dette elementet for å diversifisere energimatrisen skyldes økningen i prisen på olje og gass, i tillegg til miljøhensynet med frigjøring av CO₂ i atmosfæren og drivhuseffekten.

Energiproduksjon skjer gjennom fisjon av uran-235-kjernen. En kjedereaksjon produseres på en kontrollert måte, og fra de mange transformasjonene som atomet gjennomgår, frigjøres energi som beveger et dampgenereringssystem.

Vannet forvandles til damp når det mottar energi i form av varme og får systemets turbiner til å bevege seg og generere elektrisk energi.

Transformasjon av uran til energi

Energien som frigjøres av uran kommer fra kjernefysisk fisjon. Når en større kjerne brytes, frigjøres en stor mengde energi i dannelsen av mindre kjerner.

I denne prosessen er det en kjedereaksjon som starter med at et nøytron treffer en stor kjerne og bryter den i to mindre kjerner. Nøytronene som frigjøres i denne reaksjonen vil forårsake spalting av andre kjerner.

Da uran-235 ble truffet av et nøytron, delte det seg i to mindre kjerner og frigjorde 3 nøytroner.

Energien som frigjøres i denne reaksjonen er 2,10¹⁰ kJ / mol. Ved etanolforbrenning er frigitt energi 98 kJ / mol. Gitt dette kan vi se størrelsen på denne prosessen, hvis produserte energi er nesten en billion ganger større enn en forbrenningsreaksjon.

Atomenergi i Brasil

Brasil har to atomkraftverk som bruker beriket uran. De ligger i kommunen Angra dos Reis (RJ).

I følge Eletronuclear, selskapet som driver termonukleære anlegg i Brasil, har Angra 1 det kapasitet til å generere 657 megawatt strøm, mens Angra 2 kan generere 1350 megawatt elektrisk.

radiometrisk dating

Opprinnelsen til nye elementer fra et radioaktivt element

I radiometrisk datering måles radioaktive utslipp i henhold til elementet som genereres i det radioaktive forfallet.

Når man kjenner isotopens halveringstid, er det mulig å bestemme materialets alder ved å beregne hvor lang tid det tok før det funnet produktet ble dannet.

Uranium-238 og uran-235 isotoper brukes til å estimere alderen på magmatiske bergarter og andre typer radiometrisk datering.

Atombombe

Energiutslipp i en atombombe

På Andre verdenskrig den første atombomben, som inneholdt elementet uran, ble brukt.

Med uran-235-isotopen startet en kjedereaksjon fra splittelsen av kjernen, som i en brøkdel av et sekund genererte en eksplosjon på grunn av den ekstremt kraftige mengden energi som ble frigitt.

Sjekk ut flere tekster om emnet:

• Manhattan-prosjektet
• Hydrogenbombe
• Kjernefysisk fusjon
• Atomavfall