L’urani (U), element químic radioactiu de la sèrie d’actinoides de la taula periòdica, número atòmic 92. És un combustible nuclear important.
element actinoide
Els membres del grup, inclòs l'urani (el més familiar), es produeixen de forma natural, la majoria estan creats per l'home. S'han utilitzat tant urani com plutoni
L’urani constitueix aproximadament dues parts per milió d’escorça terrestre. Alguns minerals importants d’urani són pitchblende (U 3 O 8 impur), uraninit (UO 2), carnotita (un vanadat d’urani potàssic), autunita (un fosfat d’urani de calci) i torbernita (un fosfat d’urani de coure). Aquests i altres minerals recuperables d’urani, com a fonts de combustibles nuclears, contenen moltes vegades més energia que tots els dipòsits recuperables de combustibles fòssils coneguts. Un quilo d'urani produeix tanta energia com 1,4 milions de quilograms (3 milions de lliures) de carbó.
Per obtenir informació addicional sobre els dipòsits de mineral d’urani i la cobertura de les tècniques d’explotació minera, d’afinació i de recuperació, vegeu el tractament d’urani. Per obtenir dades estadístiques comparatives sobre la producció d'urani, vegeu la taula.
Urani
| país | producció de mina 2013 (tones mètriques) | % de la producció minera mundial |
|---|---|---|
| *Estimació. | ||
| Font: Associació Nuclear Mundial, Producció Mundial de Mineria d’Urani (2014). | ||
| Kazakhstan | 22.574 | 37,9 |
| Canadà | 9.332 | 15.6 |
| Austràlia | 6.350 | 10.6 |
| Níger * | 4.528 | 7.6 |
| Namíbia | 4.315 | 7.2 |
| Rússia | 3.135 | 5.3 |
| Uzbekistan * | 2.400 | 4.0 |
| Estats Units | 1.835 | 3.1 |
| Xina * | 1.450 | 2.4 |
| Malawi | 1.132 | 1.9 |
| Ucraïna | 1.075 | 1.9 |
| Sud-Àfrica | 540 | 0,9 |
| Índia * | 400 | 0,7 |
| República Txeca | 225 | 0,4 |
| Brasil | 198 | 0,3 |
| Romania * | 80 | 0.1 |
| Pakistan * | 41 | 0.1 |
| Alemanya | 27 | 0,0 |
| total mundial | 59.637 | 100 |
L’urani és un element metàl·lic dens i dur, de color blanc platejat. És dúctil, mal·leable i capaç de treure un alt poliment. A l’aire, el metall es barrega i quan es divideix finament es descompon en flames. És un conductor d’electricitat relativament pobre. Tot i que el químic alemany Martin Heinrich Klaproth, descobert (1789), que el va anomenar després del planeta recentment descobert Urà, el propi metall va ser aïllat per primera vegada (1841) pel químic francès Eugène-Melchior Péligot per la reducció del tetraclorur d’urani (UCl 4) amb potassi.
La formulació del sistema periòdic del químic rus Dmitry Mendeleyev el 1869 va centrar l’atenció en l’urani com l’element químic més pesat, posició que va mantenir fins al descobriment del primer neptuni d’element transurani el 1940. El 1896 el físic francès Henri Becquerel va descobrir a l’urani. el fenomen de la radioactivitat, terme que va utilitzar per primera vegada el 1898 els físics francesos Marie i Pierre Curie. Aquesta propietat es va trobar més tard en molts altres elements. Ara se sap que l’urani, radioactiu en tots els seus isòtops, consisteix naturalment en una barreja d’urani-238 (99,27 per cent, 4.510.000.000 d’anys de vida mitja vida), urani-235 (0.72 per cent, 713.000.000 de vida mitja vida), i urani-234 (0,006 per cent, 247.000 anys de vida mitjana). Aquesta llarga vida mitja vida fa possibles determinacions de l’edat de la Terra mitjançant la mesura de les quantitats de plom, el producte de descomposició final d’urani, en algunes roques que contenen urani. L’urani-238 és l’urani i el 234 parent i una de les filles de la sèrie de desintegració de l’urani radioactiu; l'urani-235 és el pare de la sèrie de decadència de l'actinium. Vegeu també element actinoide.
L'element d'urani es va convertir en objecte d'un intens estudi i d'un ampli interès després que els químics alemanys Otto Hahn i Fritz Strassmann descobrissin a finals de 1938 el fenomen de la fissió nuclear a l'urani bombardejat per neutrons lents. El físic nord-americà de origen italià Enrico Fermi va suggerir (principis del 1939) que els neutrons podrien estar entre els productes de fissió i així podia continuar la fissió com a reacció en cadena. El físic nord-americà d'origen hongarès Leo Szilard, el físic nord-americà Herbert L. Anderson, el químic francès Frédéric Joliot-Curie i els seus companys de feina van confirmar (1939) aquesta predicció; investigació posterior va mostrar que una mitjana de 2 1 / 2 neutrons per àtom s'alliberen durant la fissió. Aquests descobriments van provocar la primera reacció autosostenible en cadena nuclear (2 de desembre de 1942), la primera prova de la bomba atòmica (16 de juliol de 1945), la primera bomba atòmica caiguda a la guerra (6 d'agost de 1945), la primera potència atòmica submarí (1955), i el primer generador elèctric a gran escala elèctrica (1957).
La fissió es produeix amb neutrons lents en l'isòtop relativament rar d'urani-235 (l'únic material fissil que es produeix de manera natural), que ha de separar-se del abundant isòtop urani-238 per als seus diversos usos. L'urani-238, però, després d'absorbir neutrons i haver patit una desintegració beta negativa, es transmet a l'element sintètic plutoni, que és fissil amb neutrons lents. Per tant, l’urani natural es pot utilitzar en reactors convertidors i reproductors, en els quals la fissió és suportada per l’urani rar-235 i el plutoni es fabrica alhora amb la transmutació d’urani-238. L’urani fissil-233 es pot sintetitzar per a ser utilitzat com a combustible nuclear a partir de l’isotop tori-232 isòfil no fissil, de naturalesa abundant. L’urani també és important com a matèria primària a partir de la qual s’han elaborat els elements de transurani sintètics per reaccions de transmutació.
L’urani, fortament electropositiu, reacciona amb l’aigua; es dissol en àcids però no en alcalins. Els estats d’oxidació importants són +4 (com en l’òxid UO 2, tetrahalides com UCl 4 i l’ió aquós verd U 4 +) i +6 (com en l’òxid UO 3, l’hexafluorur UF 6 i l’uranil groc ió UO 2 2+). En una solució aquosa, l’urani és més estable com l’ió uranil, que té una estructura lineal [O = U = O] 2+. L’urani també presenta un estat +3 i un estat +5, però els ions respectius són inestables. L’ ió vermell U 3+ s’oxida lentament fins i tot en aigua que no conté oxigen dissolt. Es desconeix el color de l’ ió UO 2 + perquè sofreix una desproporció (l’UO 2 + es redueix simultàniament a U 4 + i s’oxida a UO 2 2+) fins i tot en solucions molt diluïdes.
Els compostos d’urani s’han utilitzat com a colorants de la ceràmica. L’hexafluorur d’urani (UF 6) és un sòlid amb una pressió de vapor inusualment alta (115 torr = 0,15 atm = 15,300 Pa) a 25 ° C (77 ° F). L’UF 6 és químicament molt reactiu, però, malgrat la seva naturalitat corrosiva en estat de vapor, l’UF 6 s’ha utilitzat àmpliament en els mètodes de difusió de gas i de centrifuga de gas per separar l’urani-235 de l’urani-238.
Els compostos organometàlics són un grup interessant i important de compostos en els quals hi ha enllaços metall-carboni que uneixen un metall amb grups orgànics. L’uranocè és un compost d’organourani U (C 8 H 8) 2, en el qual s’entrepassa un àtom d’urani entre dues capes d’anell orgànic relacionades amb el ciclooctatetraè C 8 H 8. El seu descobriment el 1968 va obrir una nova àrea de química organometàl·lica.
Propietats dels elements
| nombre atòmic | 92 |
|---|---|
| pes atòmic | 238,03 |
| punt de fusió | 1.132,3 ° C (2.070,1 ° F) |
| punt d'ebullició | 3.818 ° C (6.904 ° F) |
| gravetat específica | 19.05 |
| estats d’oxidació | +3, +4, +5, +6 |
| configuració d’electrons d’estat atòmic gasós | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
![Juan Pablo Duarte Líder polític dominicà [república]](https://images.thetopknowledge.com/img/lifestyles-social-issues/2/juan-pablo-duarte-dominican-republic-political-leader.jpg "Juan Pablo Duarte Líder polític dominicà [república]")
