Elaborat de:Mihailov Emilian

Grupa I-0214 CPTC

CuprinsIstoricul descopeririiRăspîndirea în naturăCaracteristici generaleObtinereaProprietăti fiziceProprietăti chimiceUtilizările uraniuluiCuriozitătiTransformări si

probleme

Istoricul descoperii

Primul pas spre era atomica a fost facut de fizicianul Henri Becquerel, pe 26 februarie 1896 . Acesta a lasat cateva placi fotografice ferite de lumina in apropierea unui minereu de uraniu. Developandu-le le-a descoperit innegrite, ca si cand ar fi fost expuse la lumina . De aici a tras concluzia ca minereul de uraniu emite radiatii necunoscute. Apoi fizicienii Marie Curie si sotul ei Pierre Curie si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor radioactive. Impreuna, cei trei cercetatori au primit premiul Nobel pentru fizica in anul 1903.

Răspîndirea în naturăÎn stare naturală, uraniul se găseste sub

formă preponderent a izotopului uraniu 238(99.275%), respectiv a izotopilor uraniu 235(0.711%) si a unei cantităti foarte reduse de uraniu 234(0.0058%). Această proportie din natură se datoreaza timpului de injumatatire al celor trei izotopi, pentru uraniu 238 acesta este de 4,47 miliarde de ani, dar pentru uraniu 235 este de 704 milioane de ani. Indiferent de izotop, atomii de uraniu fisioneaza spontan emitând particule alfa, făcându-se folositori în datarea varstei Pamantului.

Caracteristici generale Uraniu, în latină uranium, este un element

chimic, un metal, din seria actinidelor a sistemului periodic al elementelor care are simbolul chimic U şi numărul de ordine 92.

Configuratia electronica

Proprietăți generale

Nume, Simbol, Număr atomic Uraniu, U, 92

Serie chimică Metal din seria actinidelor

Grupă, Perioadă, III A (1), 7

Distribuție electronică 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2

Densitate 19.100 kg/m3

Aspect alb, argintiu

Masa atomică relativă a uraniului 238 u.a.m. Se afla în perioada 7-a grupa 3. Uraniul conține 92 protoni , 92 electroni şi 146 de neutroni. În soluție apoasă uraniul poate avea următoarele valente: III, IV, V si VI. Gradul de oxidare a acestuia este +6, +5, +4, +3, +2, +1. 4 U + 5 O2  →  2 U2O5 valența U -52 U + 3 O2  → U2O6 valența U -6 U + O2  → UO2 valența U -4 Oxidul de uraniu (UO2) se poate obține prin reacția UO3 + H2 → UO2 + H2O la temperatura de 700 °C (970 K) Are legătură covalentă nepolară. Structura sa cristalină este de tip ortorombică.

Repartiția electronilor pe nuclee

Obținerea

Principalul mineral de uranium este pehblenda, cu formula aproximativa U3O8, care contine insa intotdeauna oxizi de fier, plumb, toriu, radiu si lanthanide. Cleveita este o varietate de pehblenda, cu un continut mare de toriu si lanthanide.

Pentru obtinerea uraniului metalic, pehblenda se dizolva in acid azoti, obtinandu-se azotatul de uranil, UO2(NO3)2, care se transforma prin calcinare, in trioxide de uraniun, UO3.

Prin reducerea acestui oxid cu carbune in cuptorul electric s-a obtinut prima oara uraniu metalic dar acesta era impurificat cu carbura de uraniu. Uraniu pur, pentru reactoarele nucleare, se obtine din tetrafluorura, prin reducere cu calciu sau magneziu foarte pure:

UF6 +3Ca → U+ 3 CaF2 Operatie se efectueaza in recipiente

de lfuorita, in atmosfera de gaz inert sau vid.

Proprietăţi fizice Are densitate foarte mare, lucru care-l face să fie utilizat

(izotopul U238) la fabricarea unor greutăti mici (de exemplu pentru giroscoape), dar cu masa mare, de asemenea, izotopul mentionat se poate utiliza la fabricarea blindajelor pentru tancuri, dar si pentru fabricarea munitiei (proiectile cu vârf de uraniu). Dezavantajul munitiei de uraniu este contaminarea terenului la momentul exploziei, un lucru nedorit, praful de uraniu putând ajunge în organisme vii unde va provoca mutatii în celule si deci cancer (uraniul si toate radioelementele sunt cunoscute pentru proprietătile lor mutagene si cancerigene.

Proprietăți fizice

Stare de agregare solidă (nemagnetică)

Punct de topire 370,87 K (97,72 °C)

Punct de fierbere 1156 K (883 °C)

Volum molar 23,78 ×10-6 m3/mol

Energie de vaporizare 96,96 kJ/mol

Energie de combinare 2,598 kJ/mol

Presiunea vaporilor 1,43 × 10-5 Pa la 1234 K

Viteza sunetului 3200 m/s la 293.15 K

Proprietăţi chimice Proprietatile chimice ale uraniului sunt determinate de configuratia

straturilor electronice de valenta. Astfel, uraniul se poate regasi in diferite combinatii chimice cu valente pozitive de 2, 3, 4, 5 si 6. Stabilitatea maxima o au insa combinatiile hexavalente, in care sunt folositi toti electronii de valenta (substraturile 5f3, 6d1 si 7s2).

     Uraniul poate forma halogenuri in toate treptele de valenta. Cele mai importante halogenuri pentru industria uraniului sunt fluorurile. Tetrafluorura de uraniu, UF4, in stare anhidra, este o pulbere verde, greu solibila, cu temperatura de topire 960 grade C, care se utilizeaza pentru obtinerea uraniului metalic si florurilor superioare. Cea mai importanta proprietate chimica a uraniului este tendinta de a forma in solutii ioni de uranil,UO22+, care participa la formarea majoritatii compusilor de uraniu.          

Utilizările uraniuluiExista o singura utilizare traditionala a uraniului : pigment in sticla si ceramica . Adaugat in proportie de la 0,3 la 0,15% , uraniul confera sticlei o coloratie stralucitoare care merge de la negru la rosu

În anumite cazuri, oxidul de uraniu a fost utilizat la fabricarea danturilor false. Uraniul era adăugat pentru că dintii falsi să aibă fluorescenta celor adevărati. În general, oxizii uraniului au fost folositi ca si coloranti. Chiar si oxidul negru de uraniu a fost folosit pentru emailarea anumitor vase de portelan. Sărurile de uraniu (azotat) erau folosite în tehnica fotografică, pentru realizarea fotografiilor în ton sepia.

- În anul 2009, producția mondială de uraniu a fost de circa 50.000 de tone, cea mai mare cantitate fiind extrasă din Kazahstan.- Putina lume știe ca printre elementele periculoase din tigari se număra poloniu-210, uraniu-235 si uraniu-238, izotopi asociați mai degrabă reactoarelor nucleare. Tigarile reprezintă una din principalele surse de expunere la radiații. - Uraniul este folosit pe post de colorant în sticla de uraniu, producând diferite tente de culoare, de la portocaliu-roșu până la galben-lămâi. A fost de asemenea folosit și pentru a umbri și a da tente de culoare în arta fotografică. - Un grăunte de uraniu 238 poate produce aceeași energie termica cu cea produsa la arderea a 2,7 tone de cărbune sau1,9 tone de petrol?- Rezervele de uraniu si toriu sunt suficiente pentru a asigura consumul de energie in viitor pe o perioada de 7-8 sute de ani, daca se utilizează uraniul 238 in reactori rapizi reproducători- Daca vom putea realiza reacția de fuziune a deuteriului cu deuteriul, atunci un metru cub de apa va avea un conținut echivalent cu 300 tone de cărbune sau 1300 barili de petrol. Rezervele de energie, in acest caz, devin atat de mari incit nu mai avem probleme pe o durata de câteva mii de ani- Un kilogram de uraniu are energie cat șase milioane kilograme de cărbune.

Curiozități

Lanțul chimic al uraniului U UO2 UF4 UF6 U

U+O2 → UO2 UO2

UO2 + 4 HF → 2 H2O + UF4 UF4+F2 → UF6

UF6 + 2H2O + H2 → UO2 + 6HFUF4+2Ca →U+2CaF2

La tratarea a bioxidului de uraniu cu masa de 270g cu fluorură de hidrogen gazoasă la temperatura de 350 °C se formează tetrafluorură de uraniu. Aflați masa și volumul substanței UF4 .

Se dă : m(UO2)=270g

m(UF4)-? V(UF4)-?

Rs. : m(UF4)=310g ; V(UF4)=22,4 l