Uranio: que es, características y aplicaciones

El uranio es un elemento químico de la Tabla Periódica representado por el símbolo U, cuyo número atómico es 92 y pertenece a la familia de los actínidos.

Es el elemento con el núcleo atómico más pesado de la naturaleza.

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Los isótopos de uranio más conocidos son: 234U 235Eh 238U.

Debido a la radiactividad de este metal, su mayor aplicación es la generación de energía nuclear a través de la fisión de su núcleo. Además, el uranio se utiliza para fechar rocas y armas nucleares.

Uranio
Ubicación del uranio en la tabla periódica

Características del uranio

  • Es un elemento radiactivo.
  • Metal denso de alta dureza.
  • Dúctil y maleable.
  • Su color es gris plateado.
  • Se encuentra en abundancia en estado sólido.
  • Su átomo es muy inestable y los 92 protones del núcleo pueden desintegrarse y formar otros elementos químicos.

Propiedades del uranio

Propiedades físicas

Densidad 18,95 g / cm33
Punto de fusión 1135 ° C
Punto de ebullición 4131 ° C
Tenacidad 6.0 (escala de Mohs)

Propiedades químicas

Clasificación Metal de transición interno
Electronegatividad 1,7
Energía de ionización 6.194 eV
Estados de oxidación +3, +4, +5, + 6

¿Dónde se encuentra el uranio?

En la naturaleza, el uranio se encuentra principalmente en forma de minerales. Para explorar las reservas de este metal se estudia el contenido actual del elemento y la disponibilidad de tecnología para realizar la extracción y explotación.

Minerales de uranio

Debido a la facilidad de reacción con el oxígeno del aire, el uranio se encuentra normalmente en forma de óxidos.

Mineral Composición
Pechblenda U3O8
Uraninita UNEDdos

Uranio en el mundo

El uranio se puede encontrar en diferentes partes del mundo, caracterizándose como un mineral común porque está presente en la mayoría de las rocas.

Las mayores reservas de uranio se encuentran en los siguientes países: Australia, Kazajstán, Rusia, Sudáfrica, Canadá, Estados Unidos y Brasil.

Uranio en Brasil

Aunque no se ha prospectado todo el territorio brasileño, Brasil ocupó la séptima posición en el ranking mundial de reservas de uranio.

Las dos reservas principales son Caetité (BA) y Santa Quitéria (CE).

Isótopos de uranio

Isótopo Abundancia relativa Media vida Actividad radiactiva
Uranio-238 99,27% 4.510.000.000 años 12.455 Bq.g-1
Uranio-235 0,72% 713.000.000 años 80.011 Bq.g-1
Uranio-234 0,006% 247.000 años 231 x 106 Bq.g-1

Por ser el mismo elemento químico, todos los isótopos tienen 92 protones en el núcleo y, en consecuencia, las mismas propiedades químicas.

Aunque los tres isótopos tienen radiactividad, la actividad radiactiva es diferente para cada uno de ellos. Solo el uranio-235 es un material fisionable y, por tanto, útil en la producción de energía nuclear.

Serie de uranio radiactivo

Los isótopos de uranio pueden sufrir desintegración radiactiva y generar otros elementos químicos. Lo que sucede es una reacción en cadena hasta que se forma un elemento estable y cesan las transformaciones.

En el siguiente ejemplo, la desintegración radiactiva del uranio-235 termina con el plomo-207 como último elemento de la serie.

serie radiactiva de uranio

Este proceso es importante para determinar la edad de la Tierra midiendo la cantidad de plomo, el último elemento de la serie radiactiva, en ciertas rocas que contienen uranio.

Historia del uranio

Su descubrimiento se produjo en el año 1789 por el químico alemán Martin Klaproth, quien le dio ese nombre en honor al planeta Urano, descubierto también en esta época.

En 1841, el químico francés Eugène-Melchior Péligot aisló uranio por primera vez mediante una reacción de reducción de tetracloruro de uranio (UCl4) usando potasio.

Recién en 1896, el científico francés Henri Becquerel descubrió que este elemento presentaba radiactividad al realizar experimentos con sales de uranio.

Aplicaciones de uranio

Energía nuclear

Planta nuclear
Esquema de funcionamiento de una central nuclear.

El uranio es una fuente de energía alternativa para los combustibles existentes.

El uso de este elemento para diversificar la matriz energética se debe al incremento en el precio del petróleo y el gas, además de la preocupación ambiental con la liberación de COdos en la atmósfera y el efecto invernadero.

La producción de energía se produce a través de la fisión del núcleo de uranio-235. Una reacción en cadena se produce de forma controlada y a partir de las innumerables transformaciones que sufre el átomo se produce la liberación de energía que impulsa un sistema de generación de vapor.

El agua se transforma en vapor cuando recibe energía en forma de calor y hace que las turbinas del sistema se muevan y generen energía eléctrica.

Transformación de uranio en energía

La energía liberada por el uranio proviene de la fisión nuclear. Cuando un núcleo más grande se rompe, se libera una gran cantidad de energía en la formación de núcleos más pequeños.

En este proceso, se produce una reacción en cadena que comienza con un neutrón que alcanza un núcleo grande y lo descompone en dos núcleos más pequeños. Los neutrones liberados en esta reacción causarán la fisión de otros núcleos.

recto U con 92 pre-suscrito con 235 espacio pre-superíndice más espacio recto n con 0 pre-suscrito con 1 espacio pre-superíndice flecha derecha espacio Ba con 56 pre-suscrito con 141 espacio pre-superíndice más espacio Kr con 36 pre-superíndice suscrito con 92 espacio pre-superíndice más espacio 3 recto n con 0 pre-suscrito con 1 pre-superíndice

Cuando es golpeado por un neutrón, el uranio-235 se divide en dos núcleos más pequeños y libera 3 neutrones.

La energía liberada en esta reacción es 2.1010 kJ / mol. En la combustión de etanol, la energía liberada es de 98 kJ / mol. Ante esto, podemos ver la magnitud de este proceso, cuya energía producida es prácticamente un billón de veces mayor que una reacción de combustión.

Energía nuclear en Brasil

Brasil tiene dos plantas nucleares que utilizan uranio enriquecido. Están ubicados en el municipio de Angra dos Reis (RJ).

Según Eletronuclear, empresa que opera plantas termonucleares en Brasil, Angra 1 tiene capacidad para generar 657 megavatios eléctricos, mientras que Angra 2 puede generar 1.350 megavatios eléctricos.

Datación radiométrica

Fisión nuclear
Origen de nuevos elementos a partir de un elemento radiactivo

En la datación radiométrica, las emisiones radiactivas se miden según el elemento generado en la desintegración radiactiva.

Conociendo la vida media del isótopo es posible determinar la edad del material calculando cuánto tiempo ha pasado para la formación del producto encontrado.

Los isótopos uranio-238 y uranio-235 se utilizan para estimar la edad de las rocas ígneas y otros tipos de datación radiométrica.

Bomba atómica

Bomba atómica
Liberación de energía en una bomba atómica

En la Segunda Guerra Mundial se utilizó la primera bomba atómica, que contenía el elemento uranio.

Con el isótopo uranio-235, se inició una reacción en cadena a partir de la fisión del núcleo, que en una fracción de segundo generó una explosión debido a la extremadamente potente cantidad de energía liberada.

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