L'article explica quan es va descobrir un element químic com l'urani i en quines indústries s'utilitza aquesta substància en els nostres dies.
L'urani és un element químic a la indústria energètica i militar
En tot moment, la gent ha intentat trobar fonts d'energia altament eficients i, idealment, crear una anomenada màquina de moviment perpetu. Malauradament, la impossibilitat de la seva existència es va demostrar i corroborar teòricament al segle XIX, però els científics encara no van perdre mai l'esperança de fer realitat el somni d'algun tipus d'aparell que seria capaç de produir una gran quantitat d'energia "neta" durant molt de temps. molt de temps.
En part, això es va adonar amb el descobriment d'una substància com l'urani. Un element químic amb aquest nom va ser la base per al desenvolupament dels reactors nuclears, que en el nostre temps proporcionen energia a ciutats senceres, submarins, vaixells polars, etc. És cert que la seva energia no es pot anomenar "neta", però en els darrers anys moltes empreses han estat desenvolupant "bateries atòmiques" compactes a base de triti per a la venda àmplia: no tenen peces mòbils i són segures per a la salut.
No obstant això, en aquest article analitzarem amb detall la història del descobriment d'un element químicanomenat urani i la reacció de fissió dels seus nuclis.
Definició
L'urani és un element químic que té el nombre atòmic 92 a la taula periòdica de Mendeleiev. La seva massa atòmica és de 238 029. Està designat pel símbol U. En condicions normals, és un metall dens i platejat pesat. Si parlem de la seva radioactivitat, l'urani en si és un element amb una radioactivitat feble. Tampoc conté isòtops completament estables. I el més estable dels isòtops existents és l'urani-338.
Hem esbrinat què és aquest element i ara fem una ullada a la història del seu descobriment.
Història
Una substància com l'òxid d'urani natural és coneguda per la gent des de l'antiguitat, i els artesans antics l'utilitzaven per fer esm alt, que s'utilitzava per cobrir diverses ceràmiques per a la resistència a l'aigua de recipients i altres productes, així com els seus decoracions.
L'any 1789 va ser una data important en la història del descobriment d'aquest element químic. Va ser llavors quan el químic i d'origen alemany Martin Klaproth va poder obtenir el primer urani metàl·lic. I el nou element va rebre el seu nom en honor al planeta descobert vuit anys abans.
Durant gairebé 50 anys, l'urani obtingut aleshores es va considerar un metall pur, però, el 1840, un químic de França, Eugene-Melchior Peligot, va poder demostrar que el material obtingut per Klaproth, malgrat els signes externs adequats, no era gens un metall, sinó òxid d'urani. Una mica més tard, el mateix Peligo va rebreL'urani real és un metall gris molt pesat. Va ser llavors quan es va determinar per primera vegada el pes atòmic d'una substància com l'urani. L'element químic el 1874 va ser col·locat per Dmitri Mendeleiev a la seva famosa taula periòdica dels elements, i Mendeleiev va duplicar el pes atòmic de la substància dues vegades. I només 12 anys més tard, es va demostrar experimentalment que el gran químic no s'equivocava en els seus càlculs.
Radioactivitat
Però l'interès realment estès per aquest element a la comunitat científica va començar l'any 1896, quan Becquerel va descobrir el fet que l'urani emet raigs que van rebre el nom de l'investigador: els raigs de Becquerel. Més tard, una de les científiques més famoses en aquest camp, Marie Curie, va anomenar aquest fenomen radioactivitat.
La següent data important en l'estudi de l'urani es considera l'any 1899: va ser llavors quan Rutherford va descobrir que la radiació de l'urani és no homogènia i es divideix en dos tipus: els raigs alfa i beta. I un any més tard, Paul Villar (Villard) va descobrir el tercer, l'últim tipus de radiació radioactiva que coneixem avui: els anomenats raigs gamma.
Set anys més tard, el 1906, Rutherford, a partir de la seva teoria de la radioactivitat, va dur a terme els primers experiments, el propòsit dels quals era determinar l'edat de diversos minerals. Aquests estudis van establir les bases, entre altres coses, per a la formació de la teoria i la pràctica de l'anàlisi del radiocarboni.
Fissió de nuclis d'urani
Però, potser, el descobriment més important, gràcies al qual ell'extracció generalitzada i l'enriquiment de l'urani amb finalitats pacífices i militars és el procés de fissió dels nuclis d'urani. Va passar l'any 1938, el descobriment va ser realitzat pels físics alemanys Otto Hahn i Fritz Strassmann. Més tard, aquesta teoria va rebre confirmació científica en els treballs de diversos físics alemanys més.
L'essència del mecanisme que van descobrir va ser la següent: si irradieu el nucli de l'isòtop d'urani-235 amb un neutró, llavors, capturant un neutró lliure, comença a dividir-se. I, com ara tots sabem, aquest procés va acompanyat de l'alliberament d'una enorme quantitat d'energia. Això passa principalment per l'energia cinètica de la pròpia radiació i els fragments del nucli. Així que ara sabem com es produeix la fissió de l'urani.
El descobriment d'aquest mecanisme i els seus resultats és el punt de partida per a l'ús de l'urani amb finalitats tant pacífices com militars.
Si parlem del seu ús amb finalitats militars, llavors per primera vegada la teoria que és possible crear condicions per a un procés com una reacció de fissió contínua del nucli d'urani (ja que es necessita una gran energia per detonar). una bomba nuclear) va ser provada pels físics soviètics Zeldovich i Khariton. Però per crear aquesta reacció, l'urani s'ha d'enriquir, ja que en el seu estat normal no té les propietats necessàries.
Ens vam familiaritzar amb la història d'aquest element, ara esbrinarem on s'utilitza.
Usos i tipus d'isòtops d'urani
Després del descobriment d'un procés com la reacció de fissió en cadena de l'urani, els físics es van enfrontar a la pregunta d'on utilitzar-lo?
Actualment, hi ha dues àrees principals on s'utilitzen isòtops d'urani. Aquesta és una indústria pacífica (o energètica) i militar. Tant el primer com el segon utilitzen la reacció de fissió nuclear de l'isòtop d'urani-235, només la potència de sortida difereix. En poques paraules, en un reactor nuclear, no cal crear i mantenir aquest procés amb la mateixa potència que és necessària per dur a terme l'explosió d'una bomba nuclear.
Així, es van enumerar les principals indústries en què s'utilitza la reacció de fissió de l'urani.
Però obtenir l'isòtop d'urani-235 és una tasca tecnològica extremadament complexa i costosa, i no tots els estats es poden permetre el luxe de construir plantes d'enriquiment. Per exemple, per obtenir vint tones de combustible d'urani, en què el contingut de l'isòtop d'urani 235 serà del 3-5%, caldrà enriquir més de 153 tones d'urani natural "cru"..
L'isòtop d'urani-238 s'utilitza principalment en el disseny d'armes nuclears per augmentar la seva potència. A més, quan captura un neutró, seguit d'un procés de desintegració beta, aquest isòtop es pot convertir en plutoni-239, un combustible comú per a la majoria dels reactors nuclears moderns.
Malgrat totes les deficiències d'aquests reactors (cost elevat, complexitat de manteniment, perill d'accident), el seu funcionament es compensa molt ràpidament i produeixen incomparablement més energia que les centrals tèrmiques o hidroelèctriques clàssiques.
A més, la reacció de fissió del nucli d'urani va permetre crear armes nuclears de destrucció massiva. Es distingeix per la seva enorme força, relativacompacitat i el fet que és capaç de fer que grans extensions de terreny no siguin aptes per a l'habitació humana. És cert que les armes atòmiques modernes utilitzen plutoni, no urani.
Urani empobrit
També hi ha una varietat d'urani com l'esgotada. Té un nivell de radioactivitat molt baix, la qual cosa significa que no és perillós per als humans. Es torna a utilitzar en l'àmbit militar, per exemple, s'afegeix a l'armadura del tanc americà Abrams per donar-li força addicional. A més, a gairebé tots els exèrcits d' alta tecnologia es poden trobar diverses petxines amb urani empobrit. A més de la seva gran massa, tenen una altra propietat molt interessant: després de la destrucció del projectil, els seus fragments i pols metàl·lic s'encenen espontàniament. I, per cert, per primera vegada es va utilitzar un projectil d'aquest tipus durant la Segona Guerra Mundial. Com podem veure, l'urani és un element que s'ha utilitzat en diversos camps de l'activitat humana.
Conclusió
Segons les previsions dels científics, cap al 2030, tots els grans dipòsits d'urani s'esgotaran completament, després del qual començarà el desenvolupament de les seves capes de difícil accés i el preu augmentarà. Per cert, el mineral d'urani en si és absolutament inofensiu per a les persones: alguns miners han estat treballant en la seva extracció durant generacions. Ara hem esbrinat la història del descobriment d'aquest element químic i com s'utilitza la reacció de fissió dels seus nuclis.
Per cert, se sap un fet interessant: els compostos d'urani s'han utilitzat durant molt de temps com a pintures per a porcellana ividre (anomenat vidre d'urani) fins a la dècada de 1950.
