O urânio (homenagem ao planeta Urano), é um elemento químico de símbolo U e de massa atômica igual a 238 u, apresentanúmero atômico 92 (92 prótons e 92 elétrons), é um elemento natural e comum, muito mais abundante que a prata, abundância comparavel a do molibdenio e arsênio, porem quatro vezes menos abundante que o torio.
À temperatura ambiente, o urânio encontra-se no estado sólido. É um elemento metálico radioativo pertencente à família dos actinídeos[1].
Foi descoberto em 1789 pelo alemão Martin Klaproth na Alemanha. Foi o primeiro elemento onde se descobriu a propriedade daradioatividade, seus isotopos mais comuns tem uma meia vida longa(~4,5 bilhões de anos para o urânio-238 e ~700 milhões de anos para o urânio-235).
O Urânio é utilizado em indústria bélica (bombas atômicas e no secundário para bombas de hidrogênio), e como combustível emusinas nucleares para geração de energia elétrica.[2]
A Agência Internacional de Energia atômica, estimou as reservas mundiais de urânio em 5,4 milhões de toneladas em todo mundo em 2009, sendo que 31% esta na Austrália, 12% no Cazaquistão, 9% no Canadá e 9% na Rússia, a produção mundial subiu cerca de 50 000 toneladas em 2009 comparando com 2008, sendo os maiores produtores em 2009 o Cazaquistão (28%), o Canadá (20%), a Austrália (16%), a Namíbia (9%), a Rússia (7%), o Níger (6%) e Uzbequistão (5%).
A nova mina de mineração Tumalapalli revelada à imprensa em Agosto de 2011, está localizada no Estado de Andhra Pradesh, no sul da Índia, e pode se tornar a maior reserva de Urânio do mundo. Segundo o Departamento de Energia Atômica da Índia, é confirmado que a mina contém 49 mil toneladas de minério, no entanto há indicações de que esta quantidade total seja três vezes maior que isso, o que alcançaria uma capacidade total de produção de 150 mil toneladas e passaria então a ser a maior do mundo, ainda que tratando-se de urânio de baixo grau.[3]
Em 1972 o físico frances Francis Perrin, descobriu um reator de urânio natural que não esta mais ativo. O reator funcionou durante 100 mil anos produzindo uma potência de 100 Kw, ele tinha uma reação em cadeia controlada naturalmente, que permitiu o seu funcionamento durante tanto tempo, sem criar massas que poderiam sofrer fissão espontaneamente e explodir.
[editar]Uso durante a sua pre-descoberta
Antes de sua descoberta, o urânio natural sobre a forma de dióxido de urânio era usado como corante em tintas e esmaltes dando uma cor amarelada, se adicionado ao vidro, o deixava verde e luminescente, esses usos remontam até ao ano de 79 antes de Cristo.
[editar]Descoberta
A descoberta do urânio é creditada ao cientista alemão Martin Heinrich Klaproth em1789, ele estava em seu laboratorio experimental em Berlim, Klaproth foi capaz de precipitar um composto amarelo (provavelmente diuranato de sódio ) através da dissolução da uraninita em ácido nítrico e neutralizar a solução com hidróxido de sódio. Klaproth achou que a substância amarela era o óxido de um elemento ainda não descoberto, e aquecido com carvão vegetal para a obtenção de um pó preto, que ele pensou ser o metal descoberto recentemente em si (na verdade, que o pó era um óxido de urânio). Ele nomeou o novo elemento descoberto em honra ao planeta Urano , que tinha sido descoberto há oito anos por William Herschel(que tinha chamado o planeta após o primordial deus grego do céu Urano).
Em 1841, Eugène-Melchior Peligot , Professor de Química Analítica no Conservatoire National des Arts et Métiers (Central School of Arts and Manufactures), em Paris , isolou a primeira amostra de urânio metálico por aquecimento de tetracloreto de urânio com potássio . O urânio não era visto como particularmente perigoso durante a maior parte do século XIX, levando ao desenvolvimento de várias utilizações para o elemento. Um tal uso para o óxido foi citada, mas já não era secreta a coloração da cerâmica e do vidro.
Henri Becquerel descobriu a radioatividade usando urânio em 1896. Becquerel fez a descoberta, em Paris, deixando uma amostra de um sal de urânio, K2 UO2 (SO4 )2 , em cima de uma chapa fotográfica não exposta numa gaveta e observando que a placa havia se tornado "enevoado". Ele determinou que uma forma de luz invisível ou raios emitidos pelo urânio expôs a chapa criando acidentalmente a imagem.
[editar]Pesquisa da Fissão e Projeto Manhattan
Uma equipe liderada por Enrico Fermi bombardeou urânio com nêutrons, isso produzia particulas betas e o elemento 93, onetunio e através do decaimento beta, o elemento 94 chamado de plutônio, os produtos da fissão do U-235 foram confundidos com os novos elementos criados pelo U-238.
As experiências que conduziram à descoberta de sua capacidade de urânio para a fissão (quebra instantânea) em elementos mais leves e liberação de energia de ligação foi realizada por Otto Hahn e Strassmann Fritz no laboratório de Hahn em Berlim.Lise Meitner e seu sobrinho, o físico Otto Robert Frisch , publicada a explicação física do processo em fevereiro de 1939 e nomeou o processo fissão nuclear . Logo depois, Fermi hipótese de que a fissão do urânio pode liberar nêutrons suficiente para sustentar uma reacção de fissão. A confirmação desta hipótese veio em 1939 e, posteriormente, o trabalho concluiu que, em média, cerca de 2,5 nêutrons são liberados por cada fissão do U-235, um raro isótopo de urânio, trabalham ainda que o mais comum isótopo do urânio-238 pode ser transmutado em plutônio, que, como o urânio-235, também é fissionável por nêutrons térmicos. Essas descobertas levaram vários países para começar a trabalhar no desenvolvimento de armas nucleares e energia nuclear. Em 1942 outra equipe liderado por Enrico Fermi, conseguiu obter a primeira reação em cadeia artificial.
Em 1945 a primeira bomba atômica usada em Guerra e também a primeira bomba de urânio, o Little Boy, foi usado emHiroshima, contra o Japão, na Segunda Guerra Mundial gerando 15 quilotons, apos essa bomba poucas outras bombas foram feitas de uranio puro, como por exemplo a W9 que rendeu o mesmo que o Little Boy mas era bem menor.
[editar]Tuballoy e Oralloy
Durante o Projeto Manhattan teve a necessidade de sigilo, então o termos chave durante a pesquisa para criar armas nucleares foram codificados, o urânio empobrecido recebeu a alcunha de Tuballoy, ja o urânio enriquecido, recebeu a alcunha de Oralloy em referencia a Oak Ridge, o local onde o urânio era enriquecido, esses termos ainda hoje são largamente utilizados.
[editar]Características principais
Quando refinado o urânio é branco metálico, pouco radioativo, com uma radioatividade ligeiramente maior que a do aço, fortemente eletropositivo e pobre condutor eletrico. É maleavel, ductil e levemente paramagnético, fica muito denso, sendo 70% mais denso que o chumbo e pouco menos denso que o ouro. O urânio metalico reage com todos os elementos não metálicos e seus respectivos compostos, a reatividade aumenta com a temperatura.Ácido clorídrico e ácido nítrico corroem o urânio, mas o acidos não oxidantes o dissolvem muito lentamente, quando dissolvido pode reagir com água fria, se exposto ao ar ele formara uma escura camada de dióxido de urânio.
O urânio é o último elemento químico natural da tabela periódica. É o átomo com o núcleo mais pesado que existe naturalmente na Terra: contem 92prótons e 135 a 148 nêutrons. Quando puro, é um sólido, metálico e radioativo, muito duro e denso, de aspecto cinza a branco prateado, muito semelhante à coloração do níquel.
Pensava-se que a uraninita era um minério de zinco, ferro ou tungstênio. No entanto, Klaphroth, em 1789, comprovou a existência de uma "substância semi-metálica" nesse minério. Chamou ao metal "urânio" em honra à descoberta feita por Herschel em 1781 do planeta Urano. Mais tarde, Péligot provou que Klaphroth apenas tinha conseguido isolar o óxido e não o metal e em 1842 conseguiu isolar o urânio metálico. O urânio foi o primeiro elemento no qual se descobriu a propriedade da radioatividade. Esta descoberta foi feita por Antoine Henri Becquerel em 1896.
[editar]Propriedades
[editar]Propriedades físicas
Muito pesado e denso, branco prateado com brilho metálico brilhante. Em sua forma pura é um pouco mais suave do que o aço , dúctil, flexível, tem uma pequena propriedade paramagnética. o urânio têm três formas alotrópicas: alfa , prismáticos, estável até 667,7 °C , beta ,quadrado, estável de 667,7 °C a 774,8 °C , Gama, com um corpo centrado e estrutura cúbica, 774, 8 °C é ponto de fusão da forma alotropica gama.
[editar]Propriedades químicas
O urânio tem uma grande afinidade elementos não metálicos, como nitrogênio, carbono, enxofre e principalmente com o oxigênio, a na presença deste pode se inflamar instantâneamente formando óxidos, o mesmo efeito pode ser obtido com o plutônio que também tem a mesma afinidade com elementos não metálicos.
Esta afinidade com não metais, fez com que este se ligasse rapidamente com elementos leves, formando uma molécula com leveza ligeiramente maior que níquel e ferro, isso o salvou de ser levado ao núcleo da terra durante a atração gravitacional. Ele possui quatro possíveis estados de valência+ III + VI), a valência IV e VI, são as mais comuns em minerais. Os ions uranila(
), dissolvem muito bem em ácidos, como por exemplo ácido nítrico e acido fluoridríco, sais de uranila quando em nitrato de uranila dissolvem. A equação para a dissolução do íon uranilo em sal de uranila em ácido nítrico é:
), dissolvem muito bem em ácidos, como por exemplo ácido nítrico e acido fluoridríco, sais de uranila quando em nitrato de uranila dissolvem. A equação para a dissolução do íon uranilo em sal de uranila em ácido nítrico é:
O urânio consegue comportar ate ligações tetravalentes, ele geralmente consegue arrancar átomos de hidrogênio de sais, soluções e minerais de metais como: mercúrio , prata , cobre , estanho , platina e ouro.
[editar]Fissão
Em 1934, Enrico Fermi e os seus colaboradores observaram que o bombardeamento de urânio com nêutrons, produzia emissão de partículas alfa. Esta reação só seria explicada em1938, por Otto Hahn e Fritz Strassmann. Estes investigadores concluíram que o urânio bombardeado com nêutrons dava origem a isótopos de elementos mais leves, como o criptônioou o bário, por fissão do seu núcleo, liberando-se uma grande quantidade de energia. Entretanto, Fermi sugeriu que a fissão produzia novos nêutrons que poderiam originar novas fissões noutros núcleos e assim tornar a reação auto-sustentada. Este fato foi comprovado por F. Joliot, Leo Szilard e H.L. Anderson, em 1939.
A primeira reação nuclear de fissão auto-sustentada foi realizada por Fermi, na Universidade de Chicago, em dezembro de 1942. Para tal, Fermi e os seus colaboradores, utilizaram 400 toneladas de grafite, seis toneladas de urânio e 58 toneladas de óxido de urânio.
O primeiro teste de uma arma nuclear baseada na fissão do plutônio foi realizado em Alamogordo, Novo México, em 16 de julho de 1945, so depois em 6 de agosto de 1945 que a primeira bomba baseada na fissão do urânio foi detonada em Hiroshima, Japão.
[editar]Ocorrência
[editar]Mineração
A exploração do urânio começou nos Estados Unidos, no inicio do século XX, embora a primeira extração de urânio para fins economicos tenha ocorrido na República Checa, no fim do século XIX, o urânio era extraido, para depois poder extrair do urânio, o elemento altamente radioativo, radio, o radio era então impregnado em tintas fluorecentes para ponteiros de relógios e outros instrumentos, como tanbem para ser utilizado na medicina.
O aumento da demanda do urânio ocorreu depois da Segunda Guerra Mundial, onde os Estados Unidos comprava urânio doCongo (ate então colonia da Bélgica) e do Canadá para poder aumentar o número de suas armas nucleares, as minas do Congo tinha bem mais uranio que as minas dentro do próprio território dos E.U.A. A União Soviética explorava a largos passos as suas minas de urânio que se encontravam principalmente onde hoje é o Cazaquistão, para seu programa nuclear emergente, como as minas dos E.U.A, elas não tinham tanto urânio, mas conseguiram criar uma auto-suficiência ao suprir a demanda do pais. Em muitas usinas nucleares na Europa e Russia esta ocorrendo um re-enriquecimento do urânio, no qual o urânio empobrecido ser enriquecido novamente retirando mais U-235.
Países que mais extraíram urânio em 2005
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