Free Press

Uraniu (U), element chimic radioactiv din seria actinoidă a tabelului periodic, cu numărul atomic 92. Este un important combustibil nuclear.

Britannica Quiz

118 Names and Symbols of the Periodic Table Quiz

Tabloul periodic este alcătuit din 118 elemente. Cât de bine cunoașteți simbolurile acestora? În acest test vă vor fi prezentate toate cele 118 simboluri chimice și va trebui să alegeți numele elementului chimic pe care îl reprezintă fiecare dintre ele.

Uraniul constituie aproximativ două părți la milion din scoarța terestră. Unele minerale importante de uraniu sunt pechblenda (U3O8 impur), uraninitul (UO2), carnotita (un vanadat de potasiu și uraniu), autunitul (un fosfat de calciu și uraniu) și torbernitul (un fosfat de cupru și uraniu). Acestea și alte minereuri de uraniu recuperabile, ca surse de combustibili nucleari, conțin de multe ori mai multă energie decât toate depozitele recuperabile cunoscute de combustibili fosili. O livră de uraniu produce la fel de multă energie ca 1,4 milioane de kilograme de cărbune.

Pentru informații suplimentare despre zăcămintele de minereu de uraniu, precum și despre tehnicile de extracție, rafinare și recuperare, a se vedea prelucrarea uraniului. Pentru date statistice comparative privind producția de uraniu, a se vedea tabelul.

Uraniul este un element metalic dens și dur, de culoare alb-argintie. Este ductil, maleabil și capabil să ia un luciu înalt. În aer, metalul se pătează și, atunci când este divizat fin, se sparge în flăcări. Este un conductor relativ slab de electricitate. Deși a fost descoperit (1789) de chimistul german Martin Heinrich Klaproth, care l-a numit după planeta Uranus, pe atunci recent descoperită, metalul în sine a fost izolat pentru prima dată (1841) de chimistul francez Eugène-Melchior Péligot prin reducerea tetraclorurii de uraniu (UCl4) cu potasiu.

Formularea sistemului periodic de către chimistul rus Dmitri Mendeleiev în 1869 a atras atenția asupra uraniului ca fiind cel mai greu element chimic, poziție pe care a deținut-o până la descoperirea primului element transuranic neptuniu în 1940. În 1896, fizicianul francez Henri Becquerel a descoperit în uraniu fenomenul de radioactivitate, un termen folosit pentru prima dată în 1898 de fizicienii francezi Marie și Pierre Curie. Această proprietate a fost descoperită ulterior în multe alte elemente. În prezent, se știe că uraniul, radioactiv în toți izotopii săi, este format în mod natural dintr-un amestec de uraniu-238 (99,27 %, cu un timp de înjumătățire de 4 510 000 000 de ani), uraniu-235 (0,72 %, cu un timp de înjumătățire de 713 000 000 de ani) și uraniu-234 (0,006 %, cu un timp de înjumătățire de 247 000 de ani). Aceste timpi de înjumătățire lungi fac posibilă determinarea vârstei Pământului prin măsurarea cantităților de plumb, produsul final de dezintegrare al uraniului, în anumite roci care conțin uraniu. Uraniul-238 este părintele, iar uraniul-234 unul dintre fiicele din seria de dezintegrare radioactivă a uraniului; uraniul-235 este părintele seriei de dezintegrare a actiniului. Vezi și element actinoid.

Elementul uraniu a devenit subiectul unui studiu intens și al unui larg interes după ce chimiștii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann au descoperit la sfârșitul anului 1938 fenomenul de fisiune nucleară în uraniul bombardat cu neutroni lenți. Fizicianul american de origine italiană Enrico Fermi a sugerat (la începutul anului 1939) că neutronii s-ar putea număra printre produsele de fisiune și ar putea astfel continua fisiunea sub forma unei reacții în lanț. Fizicianul american de origine maghiară Leo Szilard, fizicianul american Herbert L. Anderson, chimistul francez Frédéric Joliot-Curie și colaboratorii lor au confirmat (1939) această predicție; cercetările ulterioare au arătat că în timpul fisiunii se eliberează în medie 21/2 neutroni pe atom. Aceste descoperiri au dus la prima reacție nucleară în lanț care se autoîntreține (2 decembrie 1942), la primul test cu bombă atomică (16 iulie 1945), la prima bombă atomică lansată în război (6 august 1945), la primul submarin cu propulsie atomică (1955) și la primul generator electric cu propulsie nucleară la scară largă (1957).

Fisiunea are loc cu neutroni lenți în izotopul relativ rar uraniu-235 (singura materie fisionabilă din natură), care trebuie separat de izotopul abundent uraniu-238 pentru diversele sale utilizări. Cu toate acestea, uraniul-238, după ce absoarbe neutroni și suferă o dezintegrare beta negativă, este transmutat în elementul sintetic plutoniu, care este fisibil cu neutroni lenți. Prin urmare, uraniul natural poate fi utilizat în reactoarele de conversie și de reproducere, în care fisiunea este întreținută de uraniul-235 rar și plutoniul este fabricat în același timp prin transmutația uraniului-238. Uraniul 233 fisionabil poate fi sintetizat pentru a fi utilizat ca și combustibil nuclear din izotopul de toriu nefizibil, toriu 232, care este abundent în natură. Uraniul este, de asemenea, important ca material primar din care au fost preparate elementele transuranice sintetice prin reacții de transmutare.

Uraniul, care este puternic electropozitiv, reacționează cu apa; se dizolvă în acizi, dar nu și în baze. Stările de oxidare importante sunt +4 (ca în oxidul UO2, tetrahaluri, cum ar fi UCl4, și ionul verde apos U4+) și +6 (ca în oxidul UO3, hexafluorura UF6 și ionul galben de uranil UO22+). Într-o soluție apoasă, uraniul este cel mai stabil sub formă de ion uranil, care are o structură liniară 2+. Uraniul prezintă, de asemenea, o stare +3 și o stare +5, dar ionii respectivi sunt instabili. Ionul roșu U3+ se oxidează lent chiar și în apa care nu conține oxigen dizolvat. Culoarea ionului UO2+ este necunoscută deoarece acesta suferă o disproporționare (UO2+ este simultan redus la U4+ și oxidat la UO22+) chiar și în soluții foarte diluate.

Compușii de uraniu au fost utilizați ca agenți de colorare pentru ceramică. Hexafluorura de uraniu (UF6) este un solid cu o presiune de vapori neobișnuit de mare (115 torr = 0,15 atm = 15.300 Pa) la 25 °C (77 °F). UF6 este foarte reactiv din punct de vedere chimic, dar, în ciuda caracterului său coroziv în stare de vapori, UF6 a fost utilizat pe scară largă în metodele de separare a uraniului-235 de uraniu-238 prin difuzie de gaz și prin centrifugare de gaz.

Compușii organometalici sunt un grup interesant și important de compuși în care există legături metal-carbon care leagă un metal de grupuri organice. Uranocena este un compus organometalic U(C8H8)2, în care un atom de uraniu este intercalat între două straturi de inele organice înrudite cu ciclooctatetraena C8H8. Descoperirea sa în 1968 a deschis un nou domeniu al chimiei organometalice.

.