Usos del Uranio

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2018

El Uranio es un Elemento Químico de Símbolo U, con Número Atómico 92, Masa Atómica 238.03 g/mol. Se caracteriza por ser el principal en ser utilizado para producir Energía Nuclear.

Historia del Uranio

En 1789, M. H. Klaproth demostró que el mineral Pechblenda contenía “una sustancia semimetálica”, que consideró un nuevo elemento. Lo llamó Uranio, en honor del planeta Urano. En 1842, después de probar que se trataba del óxido, U3O8 y no del metal libre, Peligot aisló el elemento mismo.

Estado Natural del Uranio

Los principales minerales de Uranio son la Pechblenda, que lo contiene como Uranato uranoso U(UO4)2, y la Carnotita, donde se presenta como Vanadato de Potasio y Uranilo (KUO2VO4)2*3H2O.

Mineral Pechblenda

Características y Propiedades del Uranio

El Uranio es un metal blanco pesado, de Densidad 18.7 g/cm3 a 20°C, y que funde a más de 1850°C. Es un metal relativamente activo, pues se combina directamente con los Halógenos y el Azufre a temperaturas no muy altas, y se usa para fabricar aceros especiales.

El Uranio forma compuestos uranosos en los que el metal actúa como ion tetravalente positivo, pero sus compuestos más importantes son los derivados del Trióxido, UO3, de propiedades más bien básicas que ácidas.

La sal mejor conocida es el Nitrato, UO2(NO3)2*6H2O, que posee una fluorescencia verde. Se utiliza en la determinación volumétrica de fosfatos, pues el fosfato de uranil amonio UO2NH4PO4, que se forma, es insoluble.

El diuranato sódico, Na2U2O7*6H2O, se emplea en cerámica para producir esmaltes coloreados.

Uranio en forma de Nitrato, con fluorescencia verde

Separación de isótopos

Como los isótopos de los elementos tienen idénticas propiedades químicas, es imposible separarlos por medios químicos. Se recurre para esta separación a métodos y procedimientos que se basan en la diferencia entre las masas de los isótopos. En el mejor caso, la separación es lenta. En el curso de las investigaciones sobre la Energía atómica y la bomba atómica, uno de los problemas más importantes fue el de separar los isótopos del Uranio.

El Uranio metálico está constituido por una mezcla de isótopos: 99.28% de Uranio-238, 0.71% de Uranio-235, 0.006% de Uranio-234 e indicios de otros isótopos.

Se emplearon los siguientes métodos para separar el Uranio-235, que es el isótopo utilizado para la producción de Energía Atómica:

1.- Método de Difusión, utilizado para la separación de los Hexafluoruros de los isótopos. Se difunde la mezcla de 235UF6 y 238UF6 a través de un diafragma poroso, con lo que el producto difundido se enriquece en el isótopo más ligero, pues la velocidad de difusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su peso molecular. Para producir 235UF6 de 99% pureza se necesitan unos 4000 ciclos de difusión.

2.- El Método de Difusión Térmica, basado en la tendencia de las moléculas pesadas de los gases a concentrarse en la región fría de un tubo vertical cuando un alambre calentado se mantiene tenso a lo largo del eje del tubo. Se ha empleado con éxito para separar los hexafluoruros ligero y pesado del Uranio.

3.- El Método de Centrifugación hizo concebir grandes esperanzas, porque en él, la separación depende de la diferencia entre las masas de los isotopos, y no de la raíz cuadrada de la relación de masas, como en el método de difusión. Sin embargo, el proyecto no pasó de la fase de la instalación piloto y fue abandonado.

4.- El Método Electromagnético está fundado en un principio semejante al del espectrómetro de masas. Un haz de electrones al atravesar los vapores de una sal de uranio produce iones uranio U+ de carga sencilla. Los iones se aceleran y penetran después en una cámara donde un campo magnético convierte sus trayectorias en semicircunferencias. Los iones de diferentes masas siguen trayectorias ligeramente distintas, y se recogen en colectores separados. Este método ha producido U-235 de pureza suficiente para emplearlo en la bomba atómica.

Producción de Elementos transuránidos

Al bombardear con neutrones uranio de masa 238, uno de los neutrones incide directamente en el núcleo, en el que penetra, formándose un átomo del isótopo inestable U-239, cuyo periodo de semidesintegración es de 23 minutos. Este isótopo radiactivo se desintegra espontáneamente con emisión de una partícula β y forma, por tanto, un nuevo elemento, en Neptunio (Np), número atómico 93 y masa 239.

El Uranio y sus derivados tienen propiedades radiactivas

La Pila de Uranio

En 1939 fue reconocido el hecho sorprendente de la escisión del átomo de Uranio de masa 235 al ser bombardeado por neutrones lentos. El núcleo de U-235 se escindía en dos fragmentos de masa prácticamente igual, pues se demostró la formación, entre otros elementos, de Kriptón y de Bario, y además, quedaban en libertad diversos neutrones.

Al escindir el núcleo de U-235 en dos fragmentos de masa prácticamente igual, incluso en el caso de que se formen los isótopos más pesados de los dos elementos, debe quedar en libertad cierto número de neutrones que, retardados convenientemente, pueden originar la ruptura de otros núcleos de Uranio y acelerar, por ello, el proceso de escisión.

Tiene así lugar una reacción en cadena que alcanza un estado estacionario cuando sólo un neutrón de los liberados en el proceso de escisión nuclear provoca una nueva escisión; el proceso se desarrolla entonces a velocidad constante.

La suposición de que el Plutonio podía escindirse por bombardeo con neutrones, con desprendimiento de enorme cantidad de energía y quedando en libertad neutrones, justificó el intento de obtenerlo en cantidades ponderables, lo que fue conseguido en la llamada “pila de Uranio”.

La pila de Uranio está constituida por barras de Uranio purísimo o de óxido (conteniendo los dos isótopos), dispuestas ordenadamente en una masa de grafito.

Ejemplos de Usos del Uranio

Fabricar aceros especiales

Separación de isótopos

Producción de Neptunio

Producción de Plutonio

Producción de Radio

Escisión Nuclear

Reacción en cadena (Pila de Uranio)

Bombas Atómicas

En cerámica para producir esmaltes coloreados.

Experimentación con Radiactividad

Citado APA: (A. 2018,03. Usos del Uranio. Revista Ejemplode.com. Obtenido 03, 2018, de http://www.ejemplode.com/38-quimica/4942-usos_del_uranio.html)

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Autor: Redacción Ejemplode.com, año 2018

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