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Uranio

El uranio es un elemento metálico que no se encuentra en un grupo particular de la tabla periódica, pero está ubicado entre el protactinio y el neptunio. Presenta un número atómico igual a 92, su masa atómica es de 238,0289 unidades y es identificado con el símbolo químico U.

Este metal es el 51° elemento más abundante en la corteza terrestre, comprendiendo unas escasas 4 partes por millón de la corteza. Naturalmente, el uranio es encontrado en 3 formas isotópicas en compuestos minerales, de las cuales el isótopo U-238 es el de mayor predominancia.

El descubrimiento del uranio se atribuye al químico alemán Martin Klaproth, quien en el año 1789 lo detectó en forma de óxido. Además, bautizó a este nuevo elemento en honor al planeta Urano, que fue recientemente descubierto en aquella época.

Características y propiedades

El uranio es un metal que pertenece a la serie de los actínidos, en la cual todos los elementos son radiactivos.

Este metal es débilmente radiactivo, y todos sus isótopos son inestables.

En total posee 27 isótopos, algunos de origen natural y otros de origen sintético. Los isotopos más comunes del uranio son el U-238, U-235 y el U-234.

El uranio es uno de los metales naturales con mayor peso atómico. Su densidad es 70% mayor que la del plomo, y ligeramente inferior que la del wolframio.

Debido a su radioactividad, los isótopos y compuestos de uranio son tóxicos y peligrosos para organismos humanos y animales en general.

El núcleo del uranio es sometido a reacciones en cadena, detonadas por interacciones con neutrones, para generar energía en reactores de centrales atómicas.

En el panorama global de la producción de uranio destacan países como Canadá, Australia, Kazajistán, Rusia, Nigeria, Namibia, Brasil y la República Democrática del Congo.

Propiedades físicas

  • A los 1132 °C desarrolla su punto de fusión, y a los 4131 °C alcanza su punto de ebullición.
  • A una temperatura de 20 °C y a una atmósfera de presión, posee una densidad de 19050 kg/m3.
  • Su estado de agregación ordinario es el sólido.
  • Su estructura cristalina del estado sólido de basa en una geometría ortorrómbica.
  • Organolépticamente, es un metal relativamente duro y de color gris plateado.
  • En la escala de Mohs presenta una dureza igual a 6.
  • Es un metal paramagnético.
  • Este elemento posee una baja conductividad de electricidad y de calor.

Propiedades químicas

  • Su estructura atómica más común está compuesta por 92 electrones, 92 protones y 146 neutrones.
  • Los electrones del uranio oscilan en 7 niveles energéticos.
  • El núcleo del uranio es intrínsecamente capaz de almacenar entre 142 y 146 neutrones.
  • Posee una valencia igual a 6.
  • Los estados de oxidación del uranio son:+1, +2, +3, +4, +5 y +6.
  • Alotrópicamente, posee 3 variedades: el uranio alfa, de geometría cristalina ortorrómbica; el uranio beta, geométricamente tetragonal; y el uranio gamma, con geometría cúbica centrada en el cuerpo.
  • El uranio metálico reacciona con cualquier elemento no metálico y sus compuestos, a excepción de los gases nobles.
  • La reactividad del uranio se incrementa con la temperatura.
  • En soluciones con ácido clorhídrico y nítrico se disuelve de forma célere. Sin embargo, en soluciones con ácidos no oxidantes como los sulfúricos, fosfóricos y fluorhídricos reacciona lentamente.
  • El uranio presenta una reactividad prácticamente nula al interactuar con bases fuertes.

Propiedades mecánicas

  • Es un metal maleable y dúctil.
  • Presenta anisotropía, por lo que sus propiedades fluctúan en cualquier dirección.

Usos

El uso más conocido del uranio es el de combustible de la fisión nuclear en centrales de energía. El núcleo del isótopo U-235 es bombardeado con neutrones energéticos que producen una reacción en cadena, lo que provoca una transmutación de elementos y una liberación de energía. Se estima que el 3% de la energía eléctrica global es producida en centrales nucleares.

El ámbito militar ha aprovechado el potencial armamentístico del uranio para generar bombas de fisión nuclear. El uso actual dado al uranio, especialmente al U-238, es como componente de proyectiles densos de perforación y como refuerzo para blindajes de armaduras corporales, de vehículos bélicos, contenedores de materiales radiactivos, entre otros.

Gracias al prolongado periodo de semi-desintegración del U-238 (4470 millones de años) es posible determinar la época de rocas ígneas primigenias, permitiendo innovar en el campo de datación radiométrica.

En centros científicos e investigativos de alta energía, el uranio puro es utilizado para generar y controlar rayos X.

El uranio es también empleado en la producción de dispositivos electro-mecánicos que sirven como estabilizadores giroscópicos de aviones, satélites artificiales y veleros.

Dónde se encuentra

El uranio es un elemento químico muy abundante en Kazajistán con 27,3%, Canadá el 20,1%, Australia 15,7%, Nambia con el 9,1%, Rusia con el 7% y Níger con el 6,4% en la producción mundial.

Sin embargo, resaltan otras naciones como Brasil, República democrática del Congo, Perú, España, Colombia y Venezuela.

Los organismos como la OCDE y OIEA afirmaron que las reservas mundiales albergan más de 300 millones de toneladas de Uranio.

Obtención

La obtención de uranio se procede a través de actividades mineras en los yacimientos ubicados en las zonas antes mencionadas.

Como muchos de los elementos químicos, el uranio no puede ser encontrado en su forma natural si no que en viene combinado con otros metales.

Los procesos de separación son mediante la electrólisis de tetrafluoruro de uranio disuelto, pero previo a método la mezcla es fundida con cloruro cálcico y sódico.

Al sumergir la roca en esta mezcla caliente se produce una reducción del óxido de uranio con calcio, aluminio o carbono que tiene como resultado la separación de componentes.

Quién lo descubrió

El uranio es considerado uno de los elementos más pesados en la tabla periódica, por lo que vinculan su descubrimiento con las actividades nucleares o con bombas atómicas.

Hasta el momento, no se ha producido un nombre específico sobre el posible descubridor del uranio, pero aseguran que los primeros avistamientos se produjeron en Rusia y zonas orientales.

En 1841, el químico francés Eugene Melchior Peligot fue el primero en aislar e identificar el uranio como una unidad que podría ser utilizada como ingrediente para otros procesos.

Mientras que Henri Becquerel, en 1896, descubrió sus particularidades radiactivas y la capacidad de reacción atómica con otros agentes químicos como los metales.

A finales de los años 1930, los investigadores Lise Maitner y Otto Hahn encontraron que, al bombardear el uranio con neutrones, el componente tiende a producir elementos como el bario y criptón.

La primera reacción nuclear en cadena auto – sostenida con el uranio fue en 1944, en las manos de Enrico Fermín durante la construcción de la primera bomba atómica.

Muchos de los científicos y químicos han asegurado que el uranio es un compuesto muy peligroso debido a la agresividad de sus respuestas ante algunos procesos con ácidos.

Actualmente, el uranio es un elemento químico utilizado como combustible para los reactores nucleares y las actividades están vinculadas a la construcción de naves espaciales.