Uran: vad det är, egenskaper och applikationer

Uran är ett kemiskt grundämne i det periodiska systemet som representeras av symbolen U, vars atomnummer är 92 och tillhör aktinidfamiljen.

Det är elementet med den tyngsta atomkärnan i naturen.

De mest kända isotoperna av uran är: ²³⁴U, ²³⁵Huh ²³⁸U.

På grund av metallens radioaktivitet är dess huvudsakliga tillämpning att generera kärnenergi genom klyvning av dess kärna. Dessutom används uran i bergdatering och kärnvapen.

Uranplats i det periodiska systemet

Uranegenskaper

• Det är ett radioaktivt element.
• Tät metall med hög hårdhet.
• Duktilt och smidigt.
• Dess färg är silvergrå.
• Det finns i överflöd i fast tillstånd.
• Dess atom är mycket instabil och de 92 protonerna i kärnan kan sönderdelas och bilda andra kemiska element.

Uran Egenskaper

Fysikaliska egenskaper

Densitet	18,95 g / cm^3
Fusionspunkt	1135 ° C
Kokpunkt	4131 ° C
Seghet	6.0 (Mohs skala)

Kemiska egenskaper

Klassificering	Intern övergångsmetall
elektronnegativitet	1,7
Joniseringsenergi	6.194 eV
Oxidationstillstånd	+3, +4, +5 ,+6

Var finns uran?

I naturen finns uran främst i form av malm. För att utforska reserven för denna metall studeras det aktuella innehållet i elementet och tillgängligheten av teknik för att utföra utvinning och exploatering.

Uranmalmer

På grund av dess lätthet att reagera med syre i luften finns uran vanligtvis i form av oxider.

Malm	Sammansättning
pechblände	U3O8
Uraninit	ou2

uran i världen

Uran finns i flera delar av världen och karakteriseras som en vanlig malm för att vara närvarande i de flesta bergarter.

De största uranreserverna finns i följande länder: Australien, Kazakstan, Ryssland, Sydafrika, Kanada, USA och Brasilien.

Uran i Brasilien

Även om inte allt brasilianskt territorium har prospekterats, ockuperade Brasilien den sjunde positionen i världsrankingen av uranreserver.

De två huvudreserverna är Caetité (BA) och Santa Quitéria (CE).

Uranisotoper

Isotop	relativ överflöd	halveringstid	radioaktiv aktivitet
Uran-238	99,27 %	4.510.000.000 år	12 455 kvm^-1
Uran-235	0,72 %	713 000 000 år	80.011 Bq.g^-1
Uran-234	0,006 %	247 000 år	231 x 10^6 Bq.g^-1

Eftersom det är samma kemiska element har alla isotoper 92 protoner i kärnan och följaktligen samma kemiska egenskaper.

Även om de tre isotoperna har radioaktivitet är den radioaktiva aktiviteten olika för var och en av dem. Endast uran-235 är ett klyvbart material och därför användbart vid produktion av kärnenergi.

Uranium radioaktiv serie

Uranisotoper kan genomgå radioaktivt sönderfall och generera andra kemiska element. Vad som händer är en kedjereaktion tills ett stabilt element bildas och transformationer upphör.

I följande exempel slutar det radioaktiva förfallet av uran-235 med bly-207 som det sista elementet i serien.

Denna process är viktig för att bestämma jordens ålder genom att mäta mängden bly, det sista elementet i den radioaktiva serien, i vissa uranhaltiga bergarter.

Uraniums historia

Dess upptäckt ägde rum 1789 av den tyska kemisten Martin Klaproth, som gav den sitt namn för att hedra planeten Uranus, som också upptäcktes runt denna period.

År 1841 isolerades uran för första gången av den franska kemisten Eugène-Melchior Péligot genom en reduktionsreaktion av urantetraklorid (UCl).₄) med kalium.

Först 1896 upptäckte den franska forskaren Henri Becquerel att detta element hade radioaktivitet när han utförde experiment med uransalter.

Uranapplikationer

Kärnenergi

Driftsschema för ett kärnkraftverk

Uran är en alternativ energikälla för befintliga bränslen.

Användningen av detta element för att diversifiera energimatrisen beror på prisökningen på olja och gas, utöver miljöhänsynen till utsläpp av koldioxid₂ i atmosfären och växthuseffekten.

Energiproduktion sker genom klyvning av uran-235-kärnan. En kedjereaktion produceras på ett kontrollerat sätt och från de många omvandlingar som atomen genomgår finns frigöring av energi som rör ett ånggenereringssystem.

Vattnet omvandlas till ånga när det tar emot energi i form av värme och får systemets turbiner att röra sig och generera elektrisk energi.

Omvandling av uran till energi

Den energi som frigörs av uran kommer från kärnklyvning. När en större kärna bryts släpps en stor mängd energi i bildandet av mindre kärnor.

I denna process finns det en kedjereaktion som börjar med att en neutron träffar en stor kärna och bryter den i två mindre kärnor. Neutronerna som frigörs i denna reaktion kommer att orsaka klyvning av andra kärnor.

När den träffades av en neutron delades uran-235 i två mindre kärnor och släppte 3 neutroner.

Den energi som frigörs i denna reaktion är 2,10¹⁰ kJ / mol. Vid etanolförbränning är den frigjorda energin 98 kJ / mol. Med tanke på detta kan vi se storleken på denna process, vars producerade energi praktiskt taget är en biljon gånger större än en förbränningsreaktion.

Kärnenergi i Brasilien

Brasilien har två kärnkraftverk som använder anrikat uran. De ligger i kommunen Angra dos Reis (RJ).

Enligt Eletronuclear, företaget som driver termonukleära anläggningar i Brasilien, har Angra 1 kapacitet att generera 657 megawatt el, medan Angra 2 kan generera 1 350 megawatt elektrisk.

radiometrisk dejting

Ursprunget till nya element från ett radioaktivt element

Vid radiometrisk datering mäts radioaktiva utsläpp enligt det element som genereras i det radioaktiva sönderfallet.

Genom att känna till isotopens halveringstid är det möjligt att bestämma materialets ålder genom att beräkna hur mycket tid det tog för den hittade produkten att bildas.

Uranium-238 och uran-235 isotoper används för att uppskatta åldern på magmatiska bergarter och andra typer av radiometrisk datering.

Atombomb

Energiutsläpp i en atombombe

På Andra världskriget den första atombomben, som innehöll elementet uran, användes.

Med uran-235-isotopen startade en kedjereaktion från klyvningen av kärnan, som på en bråkdel av en sekund genererade en explosion på grund av den extremt kraftiga mängden energi som släpptes.

Kolla in fler texter om ämnet:

• Manhattan-projektet
• Vätebomb
• Kärnfusion
• Kärnavfall