Urânio

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Urânio - U

História

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Do planeta Urano. Pelo menos na forma de óxido, foi usado há tempo: vidro amarelo contendo cerca de 1% de óxido de urânio, datado de 79 DC, foi encontrado em Nápoles, Itália.

Reconhecido como elemento no mineral uraninita por Klaproth em 1789.

Supostamente, foi isolado pela primeira vez em 1841 por Peligot, através da redução do cloreto anidro com potássio.

É o elemento natural de maior número atômico, superado apenas por, talvez, traços de netúnio e plutônio. Acredita-se que seja o produto do decaimento de elementos de números atômicos ainda mais elevados, que existiram em alguma época no Universo.

Disponibilidade

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É considerado mais abundante que mercúrio, antimônio, prata, cádmio e tão abundante quanto molibdênio, arsênio.

Ocorre em diversos minerais como uraninita (uranato complexo de uranilo e chumbo, e que pode conter lantânio, tório, ítrio. Também denominada pechblenda do inglês pitchblende), carnotita (uranovanadato de potássio e sódio), autunita (fosfato de urânio e cálcio hidratado), torbernita (fosfato de urânio e cobre hidratado), zeunerita (arseniato de cobre e urânio hidratado).

Também encontrado em rochas com fosfatos, na linhita (carvão fóssil, estágio intermediário entre a turfa e o carvão betuminoso) e em areais com monazita (fosfato de cério, lantânio, praseodímio, neodímio, com óxido de tório).

Produção

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Pode ser obtido por diversos processos: redução do haleto com álcalis ou metais alcalino-terrosos; redução do óxido com cálcio, alumínio ou carbono em altas temperaturas; eletrólise do fluoreto dissolvido em uma mistura de cloretos de cálcio e de sódio fundidos; decomposição térmica do haleto em um filamento aquecido (para produzir urânio de elevada pureza).

Propriedades

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O metal tem dureza um pouco menor que a do aço, é denso, maleável, dúctil e levemente paramagnético. Tem aspecto branco prateado. Exposto ao ar, fica recoberto por uma camada de óxido. É pirofórico se pulverizado. É atacado por água fria se finamente granulado e por ácidos. Não é atacado por álcalis.

Apresenta três formas cristalinas, alfa, beta e gama, com temperaturas de transição em 688 e 776°C.

Cristais de nitrato de urânio apresentam triboluminescência (luminescência devido ao atrito).

O urânio natural é suficientemente radioativo para impressionar um filme fotográfico em cerca de uma hora. Urânio e seus compostos são altamente tóxicos, pela atividade química e pela radioatividade.

Grandeza	Valor	Unidade
Massa específica do sólido	19050	kg/m³
Ponto de fusão	1132	°C
Calor de fusão	14	kJ/mol
Ponto de ebulição	3927	°C
Calor de vaporização	420	kJ/mol
Temperatura crítica	s/ dado	°C
Eletronegatividade	1,38	Pauling
Estados de oxidação	+6 +5 +4 +3	-
Resistividade elétrica	28	10⁻⁸ Ω m
Condutividade térmica	27	W/(m°C)
Calor específico	116	J/(kg°C)
Coeficiente de expansão térmica	1,4	10⁻⁵ (1/°C)
Coeficiente de Poisson	0,23	-
Módulo de elasticidade	208	GPa
Estrutura cristalina	ortorrômbica	-

Compostos e/ou reações - alguns exemplos

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Sem dados no momento.

Aplicações - alguns exemplos

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É o mais importante combustível nuclear, usado em reatores para produção de energia elétrica e outros fins. Também em bombas nucleares. Um quilograma de urânio completamente fissionável pode fornecer energia equivalente a cerca de 3300 toneladas de carvão.

O isótopo ²³⁸U pode ser convertido em plutônio fissionável pela reação:

²³⁸U(nêutrons, gama) → ²³⁹U(beta) → ²³⁹Np(beta) → ²³⁹Pu

Essa transformação pode ser obtida em reatores.

O isótopo ²³⁵U é altamente fissionável, mas representa somente 0,71% do urânio natural. Técnicas de enriquecimento permitem aumentar a concentração, preparando o combustível nuclear usado na maioria dos reatores que produzem energia elétrica.

O tório natural, se bombardeado com nêutrons, produz a reação:

²³²Th(nêutrons, gama) → ²³³Th(beta) → ²³³Pa(beta) → ²³³U

Embora o tório não seja fissionável, ²³³U é. Assim, o tório pode ser, indiretamente, um combustível nuclear.

Algumas outras aplicações do urânio: material para instrumentos de orientação inercial como giroscópios; produção de raios X de alta intensidade; blindagens; o nitrato pode ser usado como toner fotográfico; acetato é usado em análises químicas; alguns sais são empregados na produção de vidros amarelos. Urânio empobrecido, isto é, com menos de 0,2% de ²³⁵U, tem sido usado em alguns armamentos.

O isótopo ²³⁸U (meia vida de 4,46 10⁹ anos) é usado para estimar idade de rochas ígneas.

Isótopos

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A coluna % natural indica o teor encontrado no elemento natural. Valor nulo indica produção artificial. Símbolos para tempos de meia-vida: s (segundo), m (minuto), h (hora), d (dia), a (ano). A tabela contém os principais isótopos do elemento. Não são necessariamente todos.

Simb	% natural	Massa	Meia-vida	Decaimento
²³⁰U	0	230,0339	20,8 d	α p/ 226Th
²³¹U	0	231,0363	4,2 d	α p/ 227Th
²³²U	0	232,0372	68,9 a	α p/ 228Th
²³³U	0	233,0396	1,59 10⁵ a	α p/ 229Th FE
²³⁴U	0,0055	234,0409	2,45 10⁵ a	α p/ 230Th FE
²³⁵U	0,7200	235,0439	7,04 10⁸ a	α p/ 231Th FE
²³⁶U	0	236,0456	2,34 10⁷ a	α p/ 232Th FE
²³⁷U	0	237,0487	6,75 d	β− p/ 237Np
²³⁸U	99,2745	238,0508	4,46 10⁹ a	α p/ 234Th FE

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