Urânio – Elemento Químico Urânio (U)

A principal aplicação do elemento nos dias de hoje se dá pela indústria nuclear, que utiliza o urânio em armas e reatores (para geração de energia elétrica).

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Elemento químico Urânio - SímboloO urânio é um elemento químico de símbolo U e de massa atômica igual a 238 u, apresenta número atômico 92 (92 prótons e 92 elétrons). Radioativo e pertencente ao grupo dos actinídeos, seu nome se dá em função de uma homenagem ao planeta Urano.

Conhece-se como minério de urânio toda concentração mineral que apresenta urânio em quantidade e condições que podem ser exploradas de forma lucrativa, sendo muito utilizado como combustível para reator nuclear.

Em um reator de criador de urânio-238 capta nêutrons e sofre decaimento beta negativo para se tornar o plutônio-239. Este elemento sintético, fissionáveis também pode sustentar uma reação em cadeia.

Sua ocorrência é bastante variada, mas apenas reservas que apresentam alto teor do elemento costumam despertar interesse econômico. Outro fator determinante para a exploração do urânio é a disponibilidade tecnológica para a extração e beneficiamento.

Sua ocorrência na natureza se dá na forma de isótopos: U234, U235, U238.

História

Ainda na Idade Média, a uraninita mineral (óxido de urânio, U 3 O 8) , por vezes apareceu em minas de prata, mas foi em 1789 que Martin Heinrich Klaproth de Berlim começou as investigações. O elemento foi dissolvido em ácido nítrico e precipitado em um composto amarelo, quando a solução foi neutralizada.

Nesse momento, o pesquisador percebeu que era o óxido de um elemento novo e tentou produzir o próprio metal aquecendo o precipitado com carvão, mas sem nenhuma vitória. Foi Eugène Peligot, em 1841, em Paris, que isolou a primeira amostra de urânio metálico com o aquecimento de tetracloreto de urânio com potássio.

Seu potencial radioativo só veio a tona em 1896, quando Henri Becquerel em Paris deixou uma amostra de urânio no topo de uma chapa fotográfica não exposta, no intuito de tornar-se turva, deduzindo que o elemento emitia raios invisíveis.

Imagem criada por urânio sobre chapa fotográfica
Imagem criada por urânio sobre chapa fotográfica.

Urânio enriquecido e o uso militar

Os variantes do urânio, ou seja, seus isótopos possuem o mesmo número de prótons no núcleo, mas diferentes números de nêutrons.

Por exemplo, o urânio que é encontrado na natureza possui uma concentração de 99,27% da variante chamada U-238 e 0,72% da variante U-235, que por sua vez, é usada como combustível e para produção de armas.

O urânio enriquecido conhecido por sua atuação em bombas nucleares possui grande concentração da variante U-235.

Urânio enriquecido
Urânio enriquecido.

O processo de enriquecimento é feito a partir da adição de gás hexafluoreto de urânio às centrífugas que separam o isótopo mais adequado à fissão nuclear, o U-235, que por sua vez, compõe menos que 1% da massa total do urânio extraído nas minas.

Apesar da proporção relativamente baixa, a matéria prima gera grande força. Para se ter um parâmetro, pequenas gramas de urânio enriquecido fornecem energia equivalente à da queima de toneladas de carvão ou de milhões de litros de gasolina.

O que acontece é que o urânio com baixa concentração de U-235 (de 3% a 5%) tem aplicabilidade na produção de combustível de usinas nucleares, enquanto o de concentração de pelo menos 20% é normalmente utilizado para pesquisas. Já o urânio com 90% de U-235 tem utilidade na produção de armas nucleares.

Assim, justifica-se seu uso militar uma vez que o urânio enriquecido é utilizado como material físsil em armas nucleares, tendo também aplicabilidade no secundário como no primário de bombas termonucleares. Por exemplo, o urânio empobrecido por vezes é colocado nos secundários de modo que sofra fissão por nêutrons energéticos e consequentemente aumentando o rendimento da arma.

Bomba na segunda guerra mundial

Durante a Segunda Guerra Mundial, houve o bombardeamento atômico realizados pelos Estados Unidos contra o Império do Japão durante os estágios finais do conflito em agosto de 1945, atingindo as cidades de Hiroshima e Nagasaki.

A primeira bomba atômica utilizada em guerra foi a Little Boy, que levava urânio em sua composição. Ela foi detonada sobre a cidade japonesa de Hiroshima.

Réplica da Little Boy

Enquanto a Fat Man, que utilizava plutônio-239 como o material físsil, atingiu a cidade de Nagasaki.

Para que serve?

O urânio tem diversas aplicabilidades, dentre elas, destacam-se:

  • Como combustível para reator nuclear;
  • Obtenção de energia elétrica;
  • Fonte de obtenção de plutônio e de outros elementos transurânicos;
  • Fabricação de vidro;
  • Irradiação de alimentos;
  • Usado como lastro de navios e contrapesos para aeronaves.

Isótopos

No caso do Urânio, são encontrados três isótopos naturais. Sendo eles:

  • 238U: 99,28%,
  • 235U: 0,71% e
  • 234U: 0,006%.

Sob a ação de nêutrons lentos, o 235U sofre fissão nuclear e é usado como combustível em reatores e armas nucleares.

Propriedades

O urânio é um metal prateado, brilhante que é dúctil e maleável. Assim, tem-se como propriedades do elemento os seguintes aspectos:

  • Seu ponto de fusão é 1,132.3 ° C (2,070.1 ° F) e seu ponto de ebulição é de cerca de 3818 ° C (6904 ° F).
  • A sua densidade é de cerca de 19,05 gramas por centímetro cúbico.
  • O urânio é um elemento relativamente reativo.
  • Combina-se com não-metais, tais como o oxigênio, enxofre, cloro, flúor, fósforo, e bromo.
  • Também se dissolve em ácidos e reage com a água.
  • É sólido nas CNTP;
  • É um metal radioativo;
  • Possui alta dureza e alta densidade;
  • É bastante reativo e essa característica aumenta conforme o aumento da temperatura;
  • Possui propriedade paramagnética.

Dados

Número atômico: 92
Configuração eletrônica: [Rn] 5f3 6d1 7s2
Massa Atómica: 238,03
d = 19,05 g.cm-3 (20°C)
Ponto de fusão: 1132,0 ° C (K 1405,15, 2069,6 ° F)
Ponto de ebulição: 3818,0 ° C (4.091,15 K, 6904,4 ° F)
Número de prótons / Elétrons: 92
Número de nêutrons: 146
Classificação: Terras Raras
Densidade @ 293 K: 18,95 g / cm3
Cor: prateado.
Data da descoberta: 1789
Descobridor: Martin Klaproth
Nome de Origem: Depois que o planeta Urano
Usos: combustível para reatores nucleares
Obtido a partir de: muitas pedras, grandes quantidades de uraninita e carnotite.

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