Uranyum (U), periyodik cetvelin aktinoid serisinin radyoaktif kimyasal elementi, atom numarası 92. Önemli bir nükleer yakıttır.
aktinoid element
uranyum (en tanıdık) dahil olmak üzere grubun üyeleri doğal olarak meydana gelir, çoğu insan yapımıdır. Hem uranyum hem de plütonyum kullanılmıştır
Uranyum, Dünya kabuğunun milyonda yaklaşık iki parçasını oluşturur. Bazı önemli uranyum mineralleri pitchblende (saf u olan 3 O 8), Uraninit (UO 2), Karnotit (potasyum uranyum vanadat), autunite (bir kalsiyum uranyum fosfat) ve torbernite (bakır uranyum fosfat). Bu ve diğer geri kazanılabilir uranyum cevherleri, nükleer yakıt kaynakları olarak, bilinen tüm geri kazanılabilir fosil yakıt yataklarından çok daha fazla enerji içerir. Bir pound uranyum, 1,4 milyon kilogram (3 milyon pound) kömür kadar enerji üretir.
Uranyum cevheri yatakları ve madencilik, rafine etme ve geri kazanım tekniklerinin kapsamı hakkında ek bilgi için, bkz. Uranyum işleme. Uranyum üretimi ile ilgili karşılaştırmalı istatistiksel veriler için tabloya bakınız.
Uranyum
| ülke | maden üretimi 2013 (metrik ton) | dünya maden üretiminin% 'si |
|---|---|---|
| *Tahmin. | ||
| Kaynak: Dünya Nükleer Birliği, Dünya Uranyum Madenciliği Üretimi (2014). | ||
| Kazakistan | 22574 | 37,9 |
| Kanada | 9332 | 15.6 |
| Avustralya | 6350 | 10.6 |
| Nijer* | 4528 | 7.6 |
| Namibya | 4315 | 7.2 |
| Rusya | 3135 | 5.3 |
| Özbekistan* | 2.400 | 4,0 |
| Amerika Birleşik Devletleri | 1.835 | 3.1 |
| Çin* | 1.450 | 2.4 |
| Malawi | 1132 | 1.9 |
| Ukrayna | 1075 | 1.9 |
| Güney Afrika | 540 | 0.9 |
| Hindistan* | 400 | 0.7 |
| Çek Cumhuriyeti | 225 | 0.4 |
| Brezilya | 198 | 0.3 |
| Romanya * | 80 | 0.1 |
| Pakistan* | 41 | 0.1 |
| Almanya | 27 | 0.0 |
| dünya toplamı | 59637 | 100 |
Uranyum, gümüşi beyaz renkli yoğun, sert metalik bir elementtir. Sünek, dövülebilir ve yüksek cila alabilir. Havada metal kararır ve ince bir şekilde bölündüğünde alevlere dönüşür. Nispeten zayıf bir elektrik iletkenidir. Son zamanlarda keşfedilen Uranüs gezegeninden sonra adını alan Alman kimyager Martin Heinrich Klaproth tarafından keşfedilse de (1789), metal ilk olarak Fransız kimyager Eugène-Melchior Péligot tarafından uranyum tetraklorürün (UCl 4) azaltılmasıyla izole edildi. potasyum.
1869'da Rus kimyacı Dmitry Mendeleyev tarafından periyodik sistemin formülasyonu, en ağır kimyasal element olarak uranyum üzerine odaklandı, 1940'ta ilk transuranyum elementi neptunyumun keşfine kadar tuttuğu bir konum. 1896'da Fransız fizikçi Henri Becquerel uranyumda keşfetti radyoaktivite olgusu, ilk kez 1898'de Fransız fizikçiler Marie ve Pierre Curie tarafından kullanılmıştır. Bu özellik daha sonra başka birçok unsurda bulundu. Artık tüm izotoplarında radyoaktif olan uranyumun doğal olarak uranyum-238 (yüzde 99,27, 4,510,000,000 yıllık yarı ömür), uranyum-235 (yüzde 0,72, 713,000,000 yıllık yarı ömür) ve uranyum-234 (yüzde 0.006, 247.000 yıllık yarılanma ömrü). Bu uzun yarı ömürler, bazı uranyum içeren kayalarda uranyumun nihai bozunma ürünü kurşun miktarlarını ölçerek Dünya yaşının belirlenmesini mümkün kılar. Uranyum-238, radyoaktif uranyum bozunma serisindeki kızlardan ebeveyn ve uranyum-234'tür; uranyum-235, aktinyum çürümesi serisinin ebeveynidir. Ayrıca bkz. Aktinoid eleman.
Alman kimyagerler Otto Hahn ve Fritz Strassmann, 1938'in sonlarında yavaş nötronlar tarafından bombardımana uğrayan uranyumda nükleer fisyon olgusunu keşfettikten sonra uranyum unsuru yoğun bir çalışma ve geniş ilgi konusu oldu. İtalyan doğumlu Amerikalı fizikçi Enrico Fermi (1939'un başlarında) nötronların fisyon ürünleri arasında olabileceğini ve böylece fisyonun zincir reaksiyonu olarak devam edebileceğini önerdi. Macar doğumlu Amerikalı fizikçi Leo Szilard, Amerikalı fizikçi Herbert L. Anderson, Fransız kimyager Frédéric Joliot-Curie ve arkadaşları bu tahmini doğruladılar (1939); Daha sonra araştırma 2 arasında bir ortalama göstermiştir 1 / 2 atomu başına nötron fisyon sırasında serbest bırakılır. Bu keşifler, ilk kendi kendine devam eden nükleer zincir reaksiyonuna (2 Aralık 1942), ilk atom bombası testine (16 Temmuz 1945), ilk atom bombası savaşta düştü (6 Ağustos 1945), ilk atomik güç denizaltı (1955) ve ilk tam ölçekli nükleer enerjili elektrik jeneratörü (1957).
Fisyon, çeşitli kullanımları için bol izotop uranyum-238'den ayrılması gereken nispeten nadir izotop uranyum-235 (doğal olarak oluşan fissil malzeme) içindeki yavaş nötronlarla gerçekleşir. Bununla birlikte, uranyum-238, nötronları emdikten ve negatif beta bozunumundan sonra, yavaş nötronlarla parçalanabilir olan sentetik element plütonyumuna iletilir. Bu nedenle doğal uranyum, nadir uranyum-235 ile fisyonun sürdürüldüğü ve plütonyumun aynı zamanda uranyum-238'in dönüştürülmesi ile üretildiği dönüştürücü ve damızlık reaktörlerinde kullanılabilir. Fissil uranyum-233, doğada bol bulunan fissil olmayan toryum izotop toryum-232'den nükleer yakıt olarak kullanılmak üzere sentezlenebilir. Uranyum, sentetik transuranyum elemanlarının dönüşüm reaksiyonları ile hazırlandığı birincil malzeme olarak da önemlidir.
Güçlü elektropozitif olan uranyum su ile reaksiyona girer; asitlerde çözünür ancak alkalilerde yoktur. Önemli oksidasyon durumları +4 (oksit UO olarak 2, tetrahalideler örneğin UCL olarak 4 ve yeşil sulu iyon U 4 +) oksit gibi +6 (UO 3, heksaflorid UF 6 ve sarı uranil iyon UO 2 2+). Sulu bir çözeltide uranyum, doğrusal bir yapıya sahip olan uranil iyonu olarak en kararlıdır [O = U = O] 2 +. Uranyum ayrıca +3 ve +5 durumu gösterir, ancak ilgili iyonlar kararsızdır. Kırmızı U 3+ iyonu okside yavaşça da su içinde çözünmüş içeren oksijen. UO rengi 2 + o anomerik maruz için iyon (UO bilinmemektedir 2 + aynı anda U indirgenir 4 + ve uo oksidize 2 + 2), hatta çok seyreltilmiş çözeltiler içinde.
Seramikler için renklendirici maddeler olarak uranyum bileşikleri kullanılmıştır. Uranyum hekzaflorür (UF 6), 25 ° C'de (77 ° F) alışılmadık derecede yüksek buhar basıncına (115 torr = 0,15 atm = 15,300 Pa) sahip bir katıdır. UF 6 kimyasal olarak çok reaktiftir, ancak buhar durumundaki aşındırıcı doğasına rağmen, UF 6 uranyum-235'i uranyum-238'den ayırmak için gaz difüzyon ve gaz santrifüj yöntemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Organometalik bileşikler, bir metali organik gruplara bağlayan metal-karbon bağlarının bulunduğu ilginç ve önemli bir bileşikler grubudur. Uranocene bir organouranium bileşik olup, U (Cı- 8, H 8) 2 uranyum atomu ile ilgili iki organik halka tabakaları arasında sandviç edildiği, Siklooktatetraen Cı 8 H 8. 1968'de keşfi, organometalik kimyanın yeni bir alanını açtı.
Eleman Özellikleri
| atomik numara | 92 |
|---|---|
| atom ağırlığı | 238,03 |
| erime noktası | 1.132.3 ° C (2.070.1 ° F) |
| kaynama noktası | 3.818 ° C (6.904 ° F) |
| spesifik yer çekimi | 19.05 |
| oksidasyon durumları | +3, +4, +5, +6 |
| gaz halindeki atomik durumun elektron konfigürasyonu | [Rn] 5f 3 6d 1 7s 2 |
