Uranio (U), elemento químico radiactivo de la serie de actinoides de la tabla periódica, número atómico 92. Es un combustible nuclear importante.
elemento actinoide
Los miembros del grupo, incluido el uranio (el más familiar), se producen naturalmente, la mayoría son artificiales. Se han utilizado tanto uranio como plutonio.
El uranio constituye aproximadamente dos partes por millón de la corteza terrestre. Algunos minerales de uranio importantes son pitchblende (U 3 O 8 impuro), uraninita (UO 2), carnotita (un vanadato de uranio y potasio), autunita (un fosfato de uranio y calcio) y torbernita (un fosfato de uranio y cobre). Estos y otros minerales de uranio recuperables, como fuentes de combustibles nucleares, contienen muchas veces más energía que todos los depósitos recuperables conocidos de combustibles fósiles. Una libra de uranio produce tanta energía como 1,4 millones de kilogramos (3 millones de libras) de carbón.
Para obtener información adicional sobre los depósitos de mineral de uranio, así como la cobertura de las técnicas de minería, refinación y recuperación, consulte el procesamiento de uranio. Para datos estadísticos comparativos sobre la producción de uranio, consulte la tabla.
Uranio
| país | producción minera 2013 (toneladas métricas) | % de la producción minera mundial |
|---|---|---|
| *Estimar. | ||
| Fuente: Asociación Mundial de Energía Nuclear, Producción Mundial de Minería de Uranio (2014). | ||
| Kazajstán | 22,574 | 37,9 |
| Canadá | 9.332 | 15,6 |
| Australia | 6.350 | 10,6 |
| Níger* | 4,528 | 7.6 |
| Namibia | 4,315 | 7.2 |
| Rusia | 3,135 | 5.3 |
| Uzbekistán * | 2,400 | 4.0 4.0 |
| Estados Unidos | 1,835 | 3.1 |
| China* | 1,450 | 2,4 |
| Malawi | 1,132 | 1.9 |
| Ucrania | 1,075 | 1.9 |
| Sudáfrica | 540 | 0.9 |
| India* | 400 | 0.7 |
| Republica checa | 225 | 0.4 0.4 |
| Brasil | 198 | 0,3 |
| Rumania* | 80 | 0.1 |
| Pakistán* | 41 | 0.1 |
| Alemania | 27 | 0.0 |
| total mundial | 59,637 | 100 |
El uranio es un elemento metálico denso y duro de color blanco plateado. Es dúctil, maleable y capaz de tomar un alto brillo. En el aire, el metal se empaña y cuando se divide finamente se rompe en llamas. Es un conductor de electricidad relativamente pobre. Aunque fue descubierto (1789) por el químico alemán Martin Heinrich Klaproth, quien lo nombró por el entonces descubierto planeta Urano, el químico francés Eugène-Melchior Péligot aisló por primera vez el metal en sí (1841) mediante la reducción del tetracloruro de uranio (UCl 4) con potasio.
La formulación del sistema periódico por el químico ruso Dmitry Mendeleyev en 1869 centró la atención en el uranio como el elemento químico más pesado, una posición que mantuvo hasta el descubrimiento del primer elemento de transuranio neptunio en 1940. En 1896 el físico francés Henri Becquerel descubrió en el uranio El fenómeno de la radiactividad, un término utilizado por primera vez en 1898 por los físicos franceses Marie y Pierre Curie. Esta propiedad se encontró más tarde en muchos otros elementos. Ahora se sabe que el uranio, radioactivo en todos sus isótopos, consiste naturalmente en una mezcla de uranio-238 (99.27 por ciento, vida media de 4,510,000,000 años), uranio-235 (0.72 por ciento, vida media de 713,000,000 años), y uranio-234 (0.006 por ciento, vida media de 247,000 años). Estas largas vidas medias hacen posible la determinación de la edad de la Tierra al medir las cantidades de plomo, el producto de descomposición final del uranio, en ciertas rocas que contienen uranio. El uranio-238 es el padre y el uranio-234 una de las hijas en la serie de desintegración radiactiva de uranio; uranio-235 es el padre de la serie de descomposición de actinio. Ver también elemento actinoide.
El elemento uranio se convirtió en tema de intenso estudio y amplio interés después de que los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann descubrieran a fines de 1938 el fenómeno de la fisión nuclear en uranio bombardeado por neutrones lentos. El físico estadounidense de origen italiano Enrico Fermi sugirió (a principios de 1939) que los neutrones podrían estar entre los productos de fisión y, por lo tanto, podrían continuar la fisión como una reacción en cadena. El físico estadounidense nacido en Hungría Leo Szilard, el físico estadounidense Herbert L. Anderson, el químico francés Frédéric Joliot-Curie y sus colegas confirmaron (1939) esta predicción; investigación posterior mostró que un promedio de 2 1 / 2 neutrones por átomo se liberan durante la fisión. Esos descubrimientos condujeron a la primera reacción en cadena nuclear autosostenida (2 de diciembre de 1942), la primera prueba de bomba atómica (16 de julio de 1945), la primera bomba atómica lanzada en la guerra (6 de agosto de 1945), la primera bomba atómica submarino (1955), y el primer generador eléctrico a escala nuclear (1957).
La fisión ocurre con neutrones lentos en el isótopo relativamente raro uranio-235 (el único material fisionable natural), que debe separarse del abundante isótopo uranio-238 para sus diversos usos. Sin embargo, el uranio-238, después de absorber los neutrones y experimentar una desintegración beta negativa, se transmuta en el elemento sintético plutonio, que es fisionable con neutrones lentos. El uranio natural, por lo tanto, se puede utilizar en reactores convertidores y reproductores, en los que la fisión es sostenida por el raro uranio 235 y el plutonio se fabrica al mismo tiempo por la transmutación del uranio 238. El uranio 233 fisible se puede sintetizar para su uso como combustible nuclear a partir del isótopo de torio no fisible torio 232, que es abundante en la naturaleza. El uranio también es importante como material primario a partir del cual los elementos sintéticos de transuranio se han preparado mediante reacciones de transmutación.
El uranio, que es fuertemente electropositivo, reacciona con el agua; se disuelve en ácidos pero no en álcalis. Los estados de oxidación importantes son +4 (como en el óxido UO 2, tetrahaluros como UCl 4 y el ion acuoso verde U 4 +) y +6 (como en el óxido UO 3, el hexafluoruro UF 6 y el uranilo amarillo ion UO 2 2+). En una solución acuosa, el uranio es más estable que el ion uranilo, que tiene una estructura lineal [O = U = O] 2+. El uranio también exhibe un estado +3 y +5, pero los iones respectivos son inestables. El ion rojo U 3+ se oxida lentamente incluso en agua que no contiene oxígeno disuelto. Se desconoce el color del ion UO 2 + porque sufre una desproporción (UO 2 + se reduce simultáneamente a U 4 + y se oxida a UO 2 2+) incluso en soluciones muy diluidas.
Los compuestos de uranio se han utilizado como agentes colorantes para la cerámica. El hexafluoruro de uranio (UF 6) es un sólido con una presión de vapor inusualmente alta (115 torr = 0.15 atm = 15,300 Pa) a 25 ° C (77 ° F). El UF 6 es químicamente muy reactivo, pero, a pesar de su naturaleza corrosiva en estado de vapor, el UF 6 se ha utilizado ampliamente en los métodos de difusión de gas y centrifugación de gas para separar el uranio-235 del uranio-238.
Los compuestos organometálicos son un grupo interesante e importante de compuestos en el que hay enlaces metal-carbono que unen un metal a grupos orgánicos. El ranoceno es un compuesto de organouranio U (C 8 H 8) 2, en el que un átomo de uranio se intercala entre dos capas de anillo orgánicas relacionadas con el ciclooctatetraeno C 8 H 8. Su descubrimiento en 1968 abrió una nueva área de química organometálica.
Propiedades del elemento
| número atómico | 92 |
|---|---|
| peso atomico | 238,03 |
| punto de fusion | 1,132.3 ° C (2,070.1 ° F) |
| punto de ebullición | 3.818 ° C (6.904 ° F) |
| Gravedad específica | 19.05 |
| estados de oxidación | +3, +4, +5, +6 |
| configuración electrónica del estado atómico gaseoso | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
