Уранијум је хемијски елемент на Периодном систему који је представљен симболом У, чији је атомски број 92 и припада породици актинида.
То је елемент са најтежим атомским језгром у природи.
Најпознатији изотопи уранијума су: 234У, 235Хух 238У.
Због радиоактивности овог метала, његова главна примена је у генерисању нуклеарне енергије цепањем његовог језгра. Штавише, уранијум се користи у датирању камена и нуклеарном оружју.
Карактеристике урана
- То је радиоактивни елемент.
- Густи метал високе тврдоће.
- Дуктилни и податни.
- Његова боја је сребрно сива.
- Има га у изобиљу у чврстом стању.
- Његов атом је врло нестабилан и 92 протона у језгру могу се распасти и формирати друге хемијске елементе.
Својства урана
Физичка својства
| Густина | 18,95 г / цм3 |
|---|---|
| Тачка фузије | 1135 ° Ц |
| Тачка кључања | 4131 ° Ц |
| Жилавост | 6,0 (Мохсова скала) |
Хемијска својства
| Класификација | Унутрашњи прелазни метал |
|---|---|
| електронегативност | 1,7 |
| Енергија јонизације | 6.194 еВ |
| Оксидациона стања | +3, +4, +5 ,+6 |
Где се налази уранијум?
У природи се уранијум углавном налази у облику руда. Да би се истражиле резерве овог метала, проучава се садашњи садржај елемента и доступност технологије за вршење екстракције и експлоатације.
Руде уранијума
Због лакоће реакције са кисеоником у ваздуху, уранијум се обично налази у облику оксида.
| Оре | Састав |
|---|---|
| питцхбленде | У3О.8 |
| Уранините | оу2 |
уранијум у свету
Уранијум се може наћи у неколико делова света, окарактерисан је као уобичајена руда јер је присутан у већини стена.
Највеће резерве уранијума налазе се у следећим земљама: Аустралија, Казахстан, Русија, Јужна Африка, Канада, Сједињене Државе и Бразил.
Уранијум у Бразилу
Иако није претражена сва бразилска територија, Бразил је заузео седму позицију на светској ранг листи резерви уранијума.
Два главна резервата су Цаетите (БА) и Санта Куитериа (ЦЕ).
Изотопи уранијума
| Изотоп | релативно обиље | време полураспада | радиоактивне активности |
|---|---|---|---|
| Уранијум-238 | 99,27 % | 4.510.000.000 година | 12.455 Бк.г-1 |
| Уранијум-235 | 0,72 % | 713.000.000 година | 80.011 Бк.г-1 |
| Уранијум-234 | 0,006 % | 247.000 година | 231 к 106 Бк.г-1 |
Будући да је реч о истом хемијском елементу, сви изотопи имају 92 протона у језгру и, сходно томе, иста хемијска својства.
Иако три изотопа имају радиоактивност, радиоактивна активност је различита за сваки од њих. Само је уран-235 цепив материјал и, према томе, користан у производњи нуклеарне енергије.
Уранијумске радиоактивне серије
Изотопи уранијума могу проћи радиоактивни распад и створити друге хемијске елементе. Оно што се дешава је ланчана реакција све док се не формира стабилан елемент и не престану трансформације.
У следећем примеру, радиоактивни распад уранијума-235 завршава се тако што је олово-207 последњи елемент у низу.
Овај процес је важан за одређивање старости Земље мерењем количине олова, последњег елемента у радиоактивној серији, у одређеним стенама које садрже уранијум.
Историја уранијума
Њено откриће је 1789. године извршио немачки хемичар Мартин Клапротх, који му је дао име у част планете Уран, такође откривене у овом периоду.
Француски хемичар Еугене-Мелцхиор Пелигот је 1841. године први пут изоловао уранијум реакцијом редукције уранијум тетрахлорида (УЦл).4) користећи калијум.
Тек 1896. године француски научник Хенри Бецкуерел открио је да овај елемент има радиоактивност приликом извођења експеримената са солима уранијума.
Примене урана
Нуклеарна енергија
Уран је алтернативни извор енергије за постојећа горива.
Употреба овог елемента за диверзификацију енергетске матрице резултат је повећања цена нафте и гаса, поред еколошке бриге при ослобађању ЦО2 у атмосфери и ефекат стаклене баште.
До производње енергије долази цепањем језгра уранијум-235. Ланчана реакција се производи контролисано и из бројних трансформација кроз које атом пролази, долази до ослобађања енергије која покреће систем за производњу паре.
Вода се трансформише у пару када прима енергију у облику топлоте и доводи до померања турбина система и стварања електричне енергије.
Трансформација уранијума у енергију
Енергија коју уранијум ослобађа долази из нуклеарне фисије. Када се веће језгро сломи, велика количина енергије се ослобађа у формирању мањих језгара.
У овом процесу долази до ланчане реакције која започиње неутроном који погађа велико језгро и разбија га на два мања језгра. Неутрони ослобођени у овој реакцији изазваће цепање других језгара.
Када се погоди неутроном, уранијум-235 се подели на два мања језгра и ослободи 3 неутрона.
Ослобођена енергија у овој реакцији је 2,1010 кЈ / мол. При сагоревању етанола, ослобођена енергија је 98 кЈ / мол. С обзиром на ово, можемо видети величину овог процеса чија је произведена енергија практично трилион пута већа од реакције сагоревања.
Нуклеарна енергија у Бразилу
Бразил има две нуклеарне електране које користе обогаћени уранијум. Налазе се у општини Ангра дос Реис (РЈ).
Према Елетронуцлеар-у, компанији која управља термонуклеарним постројењима у Бразилу, Ангра 1 има капацитета за производњу 657 мегавата електричне енергије, док Ангра 2 може да произведе 1.350 мегавата електрични.
радиометријско датирање
У радиометријском датирању, радиоактивне емисије се мере према елементу генерисаном у радиоактивном распаду.
Познавајући време полураспада изотопа, могуће је одредити старост материјала израчунавањем колико је времена било потребно да се пронађени производ формира.
Изотопи уранијума-238 и уранијума-235 користе се за процену старости магматских стена и других врста радиометријског датирања.
Атомска бомба
У Други светски рат коришћена је прва атомска бомба која је садржала елемент уранијум.
Са изотопом уранијума-235 ланчана реакција је започела цепањем језгра, које је у делићу секунде генерисало експлозију због изузетно моћне количине ослобођене енергије.
Погледајте још текстова на ту тему:
- Манхаттан Пројецт
- Водонична бомба
- Нуклеарна фузија
- Нуклеарни отпад
