Uranio ( jʊˈreɪniəm ) es un elemento químico metálico blanco/negro en la serie de la actinida de la tabla periódica que tiene el U del símbolo y número atómico 92. Tiene 92 protones y los electrones 6 de ellos los electrones de la valencia que puede tener entre 141 y 146 neutrones con 143 y 146 en sus isótopos mas comunes. El uranio tiene el peso atómico más alto de los elementos naturales. El uranio es el aproximadamente 70% más denso que el plomo y es débil el radiactivo. Ocurre naturalmente en las concentraciones bajas (algunas piezas por millón de ) en suelo, roca y agua, y se extrae comercialmente de los minerales con uranio tal como Uraninite (véase la explotación minera de uranio ).
En naturaleza, los átomos de uranio existen como el Uranium-238 (99.284%), el Uranium-235 (0.711%), y mismo pequeña cantidad Uranium-234 (0. El uranio decae lentamente emitiendo una partícula alfa . El período de uranium-238 es cerca de 4.47 años mil millones y el de uranium-235 es 704 años millón, haciéndolo útil en fechar la edad de la tierra (véase la datación uranio-torio, el Uranio-lleva la datación y la datación del Uranio-uranio). Junto con el torio y el plutonio, el uranio es uno de los tres elementos fisibles, significando que puede romperse fácilmente aparte para convertirse en elementos más ligeros. Mientras que uranium-238 tiene una pequeña probabilidad a la fisión espontáneo o cuando está bombardeado con los neutrones rápidos, la probabilidad mucho más alta de uranium-235 y a poco Uranium-233 del grado a la fisión cuando está bombardeado con los neutrones lentos genera el calor en los reactores nucleares usados como fuente de energía, y proporciona el material fisible para el nuclear ambas aplicaciones de las armas confía en la capacidad del uranio de producir una reacción en cadena nuclear continua . El uranio agotado (uranium-238) se utiliza en los penetróadores de la energía cinética y la galjanoplastia de armadura .
El uranio se utiliza como colorante en el vidrio de uranio, el producir naranja-rojo a las tonalidades amarillas limón. También fue utilizado para teñir y sombrear en la fotografía temprana . El descubrimiento 1789 del uranio en la pechblenda mineral se acredita al Martin Heinrich Klaproth, que nombró el nuevo elemento después Uranus del planeta. El Eugène-Melchior Péligot era la primera persona para aislar el metal, y sus características radiactivas fueron destapadas en 1896 por el Antonio Becquerel . La investigación por el Enrique Fermi y otros que comenzaban en 1934 llevó a su uso como combustible en la industria de energía atómica y en el Little Boy del, la primera arma nuclear utilizó en la guerra . Una carrera de armamentos de seguimiento durante la guerra fría entre el Estados Unidos y el Unión Soviética produjo diez de millares de armas nucleares que utilizaron el uranio enriquecido y uranio-derivaron el plutonio. La seguridad de esas armas y de su material fisible que siguen la desintegración de la Unión Soviética en 1991 junto con la herencia de la prueba nuclear y de los accidentes nucleares es una preocupación por salud pública y seguridad.
Características
Cuando el refinó, el uranio es un metal blanco, débil radiactivo plateado, que es levemente más suave que el acero, fuerte electropositivo y un conductor eléctrico pobre. El los ácidos nítricos hidroclóricos de y disuelve el uranio, pero los ácidos nonoxidizing atacan el elemento muy lentamente. La primera bomba atómica trabajó por este principio (fisión nuclear). ¡metal de uranio tiene tres formas alotrópicas :( ortorrómbico) establo alfa hasta 667.7 °C
( tetragonal) establo beta de 667.8 °C
gamma ( cúbico Body-centered) de 774.8 °C al punto de fusión - éste es el estado más maleable y más dúctil. /NEEDS CITA -->
Usos
Militar
El uso principal del uranio en el sector militar está en penetróadores de alta densidad. Esta munición consiste en el uranio agotado (DU) aleado con 1-2% otros elementos. A la velocidad de alto impacto, la densidad, la dureza, y la inflamabilidad del proyectil permiten la destrucción de blancos pesadamente acorazadas. La armadura del tanque y la armadura desprendible en los vehículos de combate también se endurecen con las placas del uranio (DU) agotado. El uso del DU se convirtió en una edición político-ambiental discutible después del uso de DU munitions por los E., Reino Unido y otros países durante guerras en el Golfo Pérsico y de las cuestiones planteadas Balcanes de los compuestos de uranio dejados en el suelo (véase el síndrome de la guerra del Golfo). Opuestamente a creencia popular, el riesgo principal de exposición al DU es envenenamiento químico al lado del óxido de uranio algo que la radiactividad (uranio que es solamente un emisor alfa débil).Durante el estado avanzado de la Segunda Guerra Mundial, la guerra fría entero, y a un mucho poco grado luego, uranio fue utilizada mientras que el material explosivo fisible para producir tipos importantes de las armas nucleares dos de bombas de fisión fue construido: un dispositivo relativamente simple que utiliza el Uranium-235 y un mecanismo más complicado que utilice el Uranium-238 - derivado Plutonium-239 . Más adelante, una bomba de fusión mucho más complicada y lejos más de gran alcance que utiliza un dispositivo plutonio-basado en una cubierta de uranio para hacer una mezcla del tritio y del deuterio experimentar la fusión nuclear fue construida.
Civil
El uso principal del uranio en el sector civil es aprovisionar de combustible las centrales nuclear comerciales para el momento en que fissioned totalmente, un kilogramo de uranio puede producir teóricamente sobre 20 julios trillón de la energía (20 julios); tanta electricidad como las toneladas 1500 del carbón . El vidrio amarillo con el óxido de uranio del 1% fue encontrado en un chalet romano en el Posillipo del cabo en la bahía de Nápoles, Italia por R. Gunther de la universidad de Oxford en 1912. Comenzando en las últimas Edades Medias, la pechblenda fue extraída de las minas de plata de Habsburgo en el Joachimsthal, Bohemia (ahora Jáchymov en la República Checa ) y utilizada como agente de colorante en la industria local de la vidriería . Klaproth asumió equivocadamente que la sustancia amarilla era el el óxido de un elemento todavía-sin descubrir y heated él con el carbón de leña para obtener un polvo negro, que él pensó era el metal nuevamente descubierto sí mismo (de hecho, que el polvo era un óxido del uranio). Él nombró el elemento nuevamente descubierto después Uranus del planeta, que había sido descubierto ocho años anterior por el Guillermo Herschel .En 1841, el Eugène-Melchior Péligot, que era profesor de la química analítica en los artes y el Métiers nacionales del DES del conservatorio (la escuela central de artes y fabrica) en el París, aisló la primera muestra de metal de uranio calentando el tetracloruro de uranio con el potasio . Los experimentos que llevaban al descubrimiento de la capacidad del uranio a la fisión (romperse aparte) en elementos más ligeros y energía de enlace del lanzamiento fueron conducidos por el Otto Hahn y el Fritz Strassmann en el laboratorio de Hahn en Berlín. El Lise Meitner y su sobrino, Otto Roberto Frisch del físico, publicó la explicación física en febrero de 1939 y nombró el “ de proceso la fisión nuclear ”. Pronto después de, Fermi presumió que la fisión del uranio pudo lanzar bastantes neutrones para sostener una reacción de la fisión. La confirmación de esta hipótesis vino en 1939, y el trabajo posterior encontró que eso en promedio cerca de 2 neutrones del 1/2 es lanzada por cada fisión de uranio raro Uranium-235 del isótopo. La primera central nuclear comercial del mundo, Obninsk en el Unión Soviética, comenzó la generación con su reactor AM-1 en el 1954 del 27 de junio . Otras centrales nuclear tempranas eran Calder Pasillo en el Inglaterra que comenzó la generación en el 1956 del 17 de octubre y la central nuclear de Shippingport en el Pennsylvania que comenzó por el 1958 del 26 de mayo . La energía atómica fue utilizada por primera vez para la propulsión por un submarino, el USS '' nautilus '', en 1954. Éste es arriba bastante permitir que una reacción en cadena continua de fisión nuclear ocurra, proporcionando otras condiciones correcto. ¡La capacidad del sedimento circundante de contener los productos de la basura nuclear en condiciones menos que ideales ha sido citada por el gobierno federal de los E. como evidencia de su demanda que la facilidad de la montaña de la yuca podría con seguridad ser un depósito de la basura para la energía atómica industry.
¡Pruebas nucleares sobre el suelo por la Unión Soviética y los Estados Unidos en los años 50 y principios de los 60 y por el Francia into los años 70 y el polvillo radiactivo y la contaminación adicionales de los años 80 ocurrió de varios accidentes nucleares
El fuego de la escala de vientos en la central nuclear de Sellafield en 1957 separó el Iodine-131, un isótopo radiactivo de breve duración, sobre mucho de Inglaterra norteña .
El accidente de Mile Island tres en 1979 lanzó una pequeña cantidad Iodine-131 . Las cantidades lanzaron por la fusión parcial de tres Mile Island que la central eléctrica era mínima, y un examen ambiental encontró solamente cantidades de rastro en algunos ratones de campo que moraban cerca. Pues I-131 tiene un período de levemente más de ocho días, cualquier peligro planteado por los materiales radioactivos hace mucho tiempo ha pasado para ambos incidentes.
El desastre de Chernobyl en 1986, sin embargo, era una fusión completa de la abertura de la base y una detonación parcial del reactor, que expulsó iodine-131 y el Strontium-90 sobre una área extensa de Europa. El período de 28 años de strontium-90 significa que solamente recientemente algo del campo circundante alrededor del reactor se ha juzgado bastante seguro ser habitable. El decaimiento del uranio, del torio y potassium-40 en la capa de la tierra es probablemente la fuente principal de calor que guarde el líquido externo de la base y conduzca la convección de la capa, que alternadamente conduce la tectónica de placa .
Su concentración media en corteza de s de la tierra el la 'es (dependiendo de la referencia) 2 a 4 porciones por millón, las especies del Citrobacter del absorben los iones del uranilo cuando el fosfato dado del glicerol (u otros fosfatos orgánicos similares). Después de un día, un gramo de bacterias encrust con nueve gramos de cristales del fosfato del uranilo; esto crea la posibilidad que estos organismos se podrían utilizar en el tratamiento al descontaminan el agua uranio-contaminada .
Las plantas absorben un poco de uranio del suelo que se arraigan adentro. Las concentraciones del peso seco de uranio en plantas se extienden a partir del 5 a 60 porciones por mil millones, y la ceniza de la madera quemada puede tener concentraciones hasta 4 porciones por millón. Los minerales de alto grado encontrados en depósitos del lavabo de Athabasca en el Saskatchewan, Canadá pueden contener los óxidos del uranio del hasta 70%, y por lo tanto se deben diluir con la roca inútil antes de moler. El mineral de uranio se machaca y se rinde a un polvo fino y después se lixivia con un ácido o el álcali . La lascivia entonces se sujeta a una de varias secuencias de precipitación, de extracción solvente, y de intercambio de iones. La mezcla resultante, llamada el concentrado de uranio, contiene por lo menos los óxidos del uranio del 75%. El concentrado de uranio es entonces calcinado para quitar impurezas del proceso que muele antes del refinamiento y de la conversión.
El uranio de categoría normal se puede producir con la reducción de los haluros de uranio con el álcali o los metales de tierra alcalina
La exploración para el uranio está continuando aumentando con US$200 millón que es pasado por todo el mundo en 2005, un aumento del 54% en el año pasado. y depósito de uranio más grande del mundo el solo, situado en la mina olímpica de la presa en el sur de Australia . Casi toda la producción de uranio se exporta, bajo salvaguardias terminantes del Organismo Internacional de la Energía Atómica contra uso en las armas nucleares
La sola fuente más grande de mineral de uranio en los Estados Unidos era la meseta de Colorado situada en Colorado, Utah, New México, y Arizona. El gobierno federal de los E. pagado primas del descubrimiento y precios de compra garantizados a cualquier persona que encontró y entregó el mineral de uranio, y era el único comprador legal del uranio. Los incentivos económicos dieron lugar a un frenesí de la actividad de la exploración y de la explotación minera a través de la meseta a partir el 1947 a 1959 de Colorado que salió los millares de millas de araña-correas crudo calificadas de los caminos de los desiertos alejados de la meseta de Colorado, y millares de minas de uranio abandonadas, de ejes exploratorios, y de pilas de los tizones. El frenesí terminó tan repentinamente como había comenzado, cuando el gobierno de los E. paró el comprar del uranio.
Fuente
En 2005, diecisiete países produjeron los óxidos de uranio concentrados, con el Canadá (27.9% de producción de mundo) y el Australia (22.8%) que era los productores más grandes y el Kazakhstan (10.4%), el Uzbekistan (5.5%), el Estados Unidos (2.7%) también que producía cantidades significativas. La última fuente de uranio se cree para ser muy grande y suficiente por lo menos los 85 años próximos aunque algunos estudios indiquen el underinvestment en el último vigésimo siglo pueden producir problemas de la fuente en el siglo XXI. Se estima que para diez veces aumentan de precio, la fuente de uranio que se puede minar económicamente se aumenta 300 veces.
Compuestos
Estados y óxidos de oxidación
Óxidos
El concentrado de uranio de uranio calcinado según lo producido en muchos molinos grandes contiene una distribución de la especie de uranio de la oxidación en las varias formas que se extienden de oxidado más a oxidado lo más menos posible. Las partículas con tiempos de residencia cortos en un calciner serán oxidadas generalmente menos que las partículas que tienen tiempos de retención larga o se recuperan en el depurador del apilado. Mientras que el contenido de uranio se refiere para el contenido, hacer así que es inexacto y fecha a los días del proyecto de Manhattan cuando fue utilizado como estándar de la información de la química analítica.
Las relaciones de la fase en el sistema del uranio-oxígeno son alto complejas. Los estados de oxidación más importantes del uranio son de uranio (IV) y el uranio (VI), y sus dos óxidos correspondientes son, respectivamente, el dióxido de uranio () y el trióxido de uranio (). Otros óxidos de uranio tal como monóxido de uranio (UO), pentóxido del diuranium (), y peróxido de uranio () también se saben para existir.
Las formas mas comunes de óxido de uranio son el octaoxide de Triuranium () y las ya mencionadas. Ambas formas del óxido son los sólidos que tienen solubilidad en agua baja y son relativamente estables sobre una amplia gama de condiciones ambientales. El octaoxide de Triuranium es (dependiendo de condiciones) el compuesto más estable del uranio y es la forma encontrada lo más comúnmente posible en naturaleza. El dióxido de uranio es la forma de la cual el uranio es el más de uso general como combustible reactor nuclear. Alguno el sólido y los compuestos semimetálicos tales como UO y E. existen para el uranio formal del estado de oxidación (II), solamente ningunos iones simples se sabe para existir en la solución para ese estado. Los iones de U3+ liberan el hidrógeno del agua y por lo tanto se consideran para ser alto inestables. El ion representa (VI) el estado de uranio y se sabe para formar compuestos tales como el carbonato, cloruro y sulfato . también forma los complejos con el orgánico del vario que quelata los agentes de, común-encontrado cuyo es el acetato del uranilo.]]
Las interacciones de los aniones del carbonato con (VI) la causa de uranio el diagrama de Pourbaix a cambiar grandemente cuando el medio se cambia del agua a un carbonato que contiene la solución. Es interesante observar que mientras que la gran mayoría de carbonatos es insoluble en agua (enseñan los estudiantes a menudo que todos los carbonatos con excepción de los de los metales del álcali son insolubles en agua), los carbonatos de uranio son a menudo solubles en agua. Esto es debido al hecho de que un catión de U (VI) puede atar dos óxidos terminales y tres o más carbonatos para formar complejos aniónicos.
Los digrams de la fracción explican este más futuro, puede ser visto que cuando el pH (VI) de una solución de uranio se aumenta que el uranio se convierta a un hidróxido de uranio hidratado del óxido y entonces en los altos pHs a un complejo aniónico del hidróxido.
En la adición de carbonato al sistema que el uranio se convierte a una serie de complejos del carbonato cuando se aumenta el pH, un efecto total importante de estas reacciones está aumentar la solubilidad del uranio en la gama pH 6 a 8. Esto es importante al considerar la estabilidad de largo plazo de los combustibles nucleares usados del dióxido de uranio.
Hidruros, carburos y nitruros
El metal de uranio calentado al °C el °F del (482 a 572) de 250 a 300 reacciona con el hidrógeno al hidruro de uranio de la forma. Incluso temperaturas más altas quitarán reversible el hidrógeno. Esta característica hace los hidruros de uranio las materias primas convenientes para crear el polvo de uranio reactivo junto con el vario carburo de uranio, el nitruro, y compuestos del haluro . Dos modificaciones cristalinas del hidruro de uranio existen: una forma del α que se obtiene en bajas temperaturas y una forma β se cree que cuando la temperatura de la formación está sobre 250 nitruros de uranio de °C. obtenidos por la exposición directa del metal al nitrógeno incluye el mononitride de uranio (la O.U), el dinitride de uranio (), y el trinitride del diuranium ().Uranium-238 es un emisor del α, decayendo con las 18 series de decaimiento naturales de uranio del miembro en el lead-206 . El proceso produce cantidades enormes de uranio que se agote de uranium-235 y con una fracción correspondientemente creciente de uranium-238, llamada el uranio agotado o “DU”. Para ser considerado “agotó”, la concentración del isótopo uranium-235 tiene que haber sido disminuido perceptiblemente menos que su concentración natural. La cantidad de uranium-235 se fue típicamente en uranio agotado es 0. Pues el precio del uranio se ha levantado desde 2001, algunos tizones del enriquecimiento que contienen más de 0.35% uranium-235 se están considerando para el reenriquecimiento, conduciendo el precio de estos almacenes del hexafluorudo del uranio agotado sobre $130 por kilogramo en julio de 2007 de apenas $5 de 2001.
El proceso de la centrifugadora del gas, donde el hexafluorudo de uranio gaseoso () es separado por la diferencia en peso molecular entre 235UF6 y 238UF6 usar las centrifugadoras de alta velocidad se ha convertido en el proceso más barato y principal del enriquecimiento (concentrados del alumbrador en el centro de la centrifugadora). El proceso gaseoso de la difusión era el método principal anterior para el enriquecimiento y el que está usado en el proyecto de Manhattan . En este proceso, el hexafluorudo de uranio es en varias ocasiones difundido a través de una plata - la membrana del cinc, y los diversos isótopos del uranio son separados por tarifa de la difusión (el uranio 238 es más pesado y difunde así levemente más lento que uranium-235). Las casas o las estructuras que están sobre los depósitos de uranio (depósitos naturales o artificiales de la escoria) pueden tener una incidencia creciente de la exposición al gas del radón.
Casi todo el uranio se injiere que se excreta durante la digestión, pero el hasta 5% es absorbido por el cuerpo cuando se injiere el ion soluble del uranilo mientras que se absorbe solamente 0.5% cuando las formas insolubles de uranio, tales como su óxido, se injieren. Los efectos radiológicos son generalmente locales porque ésta es la naturaleza de la radiación alfa, la forma primaria del decaimiento U-238. ¡guarnición en los pulmones y pueden seguir siendo un peligro radiológico indefinidamente. Los iones del uranilo (), por ejemplo del trióxido de uranio o nitrato de uranilo y otros compuestos hexavalentes del uranio, se han demostrado para causar defectos de nacimiento y daño del sistema inmune en animales de laboratorio. /NEEDS CITA --> no se ha visto a ninguÌn cáncer humano como resultado de la exposición al uranio natural o agotado, pero la exposición a algunos de sus productos de decaimiento, especialmente radón, plantea una amenaza significativa de la salud. Aunque sea accidental la exposición de inhalación a una alta concentración del hexafluorudo de uranio tenga dado lugar a fatalidades humanas, esas muertes no fueron asociadas al uranio sí mismo. el metal de uranio Fino-dividido presenta un riesgo de incendios porque el uranio es el pirofórico, así que los pequeños granos encenderán espontáneo en aire en la temperatura ambiente.
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