Urani
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| General | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Nom, símbol, nombre | Urani, U, 92 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Sèrie química | Actínids | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| període, bloc | 7 , f | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Densitat, duresa Mohs | 19050 kg/m3, sense dades | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Aparença | Metall blanc platejat |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propietats atòmiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pes atòmic | 238,0289 uma | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi mitjà† | 175 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi atòmic calculat | Sense dades | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi covalent | Sense dades | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Radi de Van der Waals | 186 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Configuració electrònica | [Rn]7s25f26d1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estats d'oxidació (òxid) | 5 (base dèbil) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estructura cristal·lina | Ortoròmbica | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propietats físiques | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Estat de la matèria | Sòlid (__) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punt de fusió | 1405 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Punt d'ebullició | 2070 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de vaporització | 477 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Entalpia de fusió | 15,48 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Pressió de vapor | Sense dades | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Velocitat del so | 3155 m/s a 293,15 K | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Informació diversa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Electronegativitat | 1,38 (Pauling) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Calor específica | 120 J/(kg·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivitat elèctrica | 3,8 x 106 m-1·ohm-1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Conductivitat tèrmica | 27,6 W/(m·K) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1er Potencial d'ionització | 597,6 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2on potencial d'ionització | 1420 kJ/mol | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Isòtops més estables | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Valors en el SI d'unitats i en CNPT (0º C i 1 atm), excepte quan s'indica el contrari. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
L' urani és un element químic que en la taula periòdica té el símbol U i el nombre atòmic 92. És pesant, de color blanc-argentí, tòxic, metàl·lic i radioactiu. Pertany a la sèrie dels actínids i el seu isòtop urani-235 és usat com a font d'energia en els reactors nuclears i les armes nuclears. L'urani es troba en petites quantitats a les roques, el sòl, l'aigua, les plantes, i en els animals, inclús en els humans.
És l'element químic més pesant d'origen natural que es troba sobre la Terra. Va ser descobert al 1789 per M. H. Klaporfth que el va anomenar així en honor del planeta Urà que acabava de ser descobert al 1781.
L'urani natural està format per tres tipus d'isòtops: urani-238 (238U), urani-235 (235U) i urani-234 (234U). De cada gram d'urani natural el 99'28 % de la massa és urani-238, el 0'71% és urani-235 i el 0'005% és urani-234. La proporció entre urani-238 i urani-235 és la mateixa a tota la Terra i a la resta dels planetes del sistema solar.
Taula de continguts |
[modifica] Origen
Juntament amb tots els elements amb pesos atòmics superiors al del ferro, l'urani s'origina de forma espontània durant les explosions de les supernoves. El procés físic determinant en el col·lapse d'una supernova és la gravetat. Els valors tan elevats de gravetat que es donen en les supernoves és el que genera les captures neutròniques que donen lloc als àtoms més pesants, entre ells l'urani i el protactini.
[modifica] Reserves
L'urani es troba a la Terra desde la seva formació, repartit en molt petites quantitats al sòl, especialment a les roques, i també a l'aigua, sempre combinat amb altres elements. Es troba en una mitja de dos a quatre parts per milió a l'escorça terrestre, sent quaranta vegades més abundant que la plata, per exemple. Al contrari que altres elements però, està força repartit, cosa que té conseqüències per a la seva extracció i obtenció: de manera natural la seva proporció a la terra oscil·la entre 0'7 i 11 parts per milió (a sols fertilitats per humans pot arribar a ser de 15 ppm). És per això que, en menor o major quantitat, sempre hi ha una certa radioactivitat natural a qualsevol lloc de la superfície terrestre. A l'aigua del mar la seva presència és menor, d'unes 0'003 parts per milió.
Tanmateix, existeixen igualment mines d'urani a països com Kazakhstan, Canadà, Austràlia, Namíbia, Rússia i Nigèria. Segons l'OCDE hom estimava en 1999 que existien uns 2'5 milions de tones d'urani l'extracció del qual es considera viable, és a dir amb un cost menor a vuitanta dòlars el quilo d'urani.[1] Depenent de les fonts, això dóna per a un ús a escala mundial, a centrals nuclears principalment, de cinquanta a cent anys com a molt, cosa que suposa un greu problema de sostenibilitat energètica, com amb els combustibles fòssils.
[modifica] Obtenció
En 2010 es van extreure unes 53.700 tones d'urani a mines de tot el món.[2] Considerant que en 1998 hi havia uns dos milions i mig de tones extraïbles (sense comptar Xina i Xile)[1] i que cada any se n'extreu la mateixa quantitat que en 2010, obtenim un resultat de menys de quaranta-set anys a partir de 1998, és a dir de menys de trenta-cinc anys de reserves d'urani disponible a partir de 2011.
[modifica] Usos
El principal ús de l'urani en l'actualitat és com a combustible per als reactors nuclears. Les centrals nuclears produïxen el 17% de l'electricitat obtinguda en el món.
Alguns dels minerals d'urani són: autunita, carnotita, iantinita, meta-autunita i l'uranotil, amb el qual es fa el combustible nuclear MOX.
Un ús menys conegut és el de la datació arqueològica de roques molt antigues, amb un marge d'error de l'ordre dels deu mil anys.
[modifica] Datació mitjançant les sèries d'urani
La datació mitjançant les sèries d'urani està basada en la desintegració radioactiva dels isòtops de l'urani.[3] S'utilitza sovint entre el període 500.000-50.000 BP, on el radiocarboni no hi pot arribar. A Europa el mètode de datació que funciona millor és aquest, ja que, al no haver-hi roques volcàniques la datació potassi-argó no és adequada.
[modifica] Bases del mètode
Hi ha dos isòtops radioactius de l'urani: l'U238 i l'U235, els quals es desintegren gradualment en elements “fills”. Dos d'aquests, el Th230 (tori) i el Pa231 (protactini), també és descomposen amb vides mitjanes útils per a la datació. L'aspecte essencial és que els isòtops “pares” de l'urani són solubles en l'aigua mentre que els fills no. Podem dir que són necessaris uns 100 grams de carbonat càlcic per aconseguir una bona datació.
El mètode s'utilitza per a datar roques amb un alt contingut en carbonat càlcic, sovint aquelles que es dipositen per l'acció de les aigües superficials o subterrànies en torn a llocs rics en calç o degut a la filtració en coves amb un alt contingut en calç. Les estalagmites es formen en així en aquest tipus de coves. Els artefactes i els ossos normalment queden incrustats en les capes de carbonat de calci o en algun altre tipus de sediment entre diferents nivells dels dipòsits calcaris.
La principal dificultat radica en determinar l'ordre correcte de la deposició en una cova, la qual cosa no és una empresa gens fàcil i per això s'explica que aquest mètode moltes vegades doni resultats ambigus. Per aquest motiu cal mostrejar diferents nivells de dipòsits en una cova i examinar a profunditat el seu origen geològic. No obstant, el mètode ha demostrat ser molt útil, com per exemple a la cova de Pontnewydd, al nord de Gales, on es varen detectar que les troballes tenien una antiguitat de 220.000 anys o a Alemanya, en el jaciment de Bilzingsleben, on es va detectar que les restes trobades tenien una antiguitat de 414.000 anys.
El mètode té un marge d'error implícit de 12.000 anys per una mostra de 150.000 i d'uns 25.000 per una de 400.000. A la pràctica la inexactitud pot ser major, per això és indispensable aplicar altres mètodes com el de termoluminescència per a comprovar i verificar els resultats.
[modifica] Efectes nocius per a la salut
L'urani en qualsevol de les seves formes (natural, enriquit o empobrit), en ésser un metall pesant, posseeix una certa toxicitat, podent afectar el sistema renal, depenent els efectes de la quantitat incorporada a l'organisme.
A més l'urani, per la inestabilitat del seu nucli, presenta radiotoxicitat. És el pare d'una de les cadenes naturals, sent un dels seus fills radioactius el radó-222, considerat cancerígen i amb sinergies amb el fum del tabac. L'exposició directa a la radioactivitat de l'urani, en nivells prou importants, pot causar la síndrome de les radiacions aguda.
Pel que fa al medi ambient en general, l'activitat dels humans amb urani és font de contaminació radioactiva.
[modifica] Vegeu també
- Urani enriquit, urani empobrit, MOX
- Combustible nuclear
- Reactor nuclear
- Diòxid d'urani (UOX), octaòxid de triurani
[modifica] Referències
- ↑ 1,0 1,1 Observatori de l'energia de la CEA/DSE i l'AIE/OCDE, dades publicades per a l'1 de gener de 1999 a l'article Reserves mondiales d'uranium al diari Courrier International en 2001 (francès)
- ↑ Mineria d'urani World Nuclear Association, abril de 2011 (anglès)
- ↑ Arqueología. Teorías, Métodos y Práctica., de C. Renfrew i P. Bahn. Madrid, Edicions Akal, 1993. ISBN 978-84-460-0234-5 (castellà)
