O artigo fala sobre quando um elemento químico como o urânio foi descoberto e em quais indústrias essa substância é usada em nosso tempo.
Urânio é um elemento químico na indústria de energia e militar
Em todos os momentos, as pessoas tentaram encontrar fontes de energia altamente eficientes e, idealmente, criar uma máquina chamada de movimento perpétuo. Infelizmente, a impossibilidade de sua existência foi teoricamente comprovada e fundamentada no século 19, mas os cientistas ainda não perderam a esperança de realizar o sonho de algum tipo de dispositivo que seria capaz de produzir uma grande quantidade de energia "limpa" por um preço muito muito tempo.
Em parte isso foi realizado com a descoberta de uma substância como o urânio. Um elemento químico com esse nome formou a base para o desenvolvimento de reatores nucleares, que em nosso tempo fornecem energia para cidades inteiras, submarinos, navios polares e assim por diante. É verdade que sua energia não pode ser chamada de "limpa", mas nos últimos anos muitas empresas vêm desenvolvendo "baterias atômicas" compactas à base de trítio para venda em larga escala - elas não têm partes móveis e são seguras para a saúde.
No entanto, neste artigo vamos analisar detalhadamente a história da descoberta de um elemento químicochamado urânio e a reação de fissão de seus núcleos.
Definição
Urânio é um elemento químico que possui número atômico 92 na tabela periódica de Mendeleev. Sua massa atômica é 238,029. É designado pelo símbolo U. Em condições normais, é um metal prateado denso e pesado. Se falarmos sobre sua radioatividade, o próprio urânio é um elemento com radioatividade fraca. Também não contém isótopos completamente estáveis. E o mais estável dos isótopos existentes é o urânio-338.
Descobrimos o que é esse elemento, e agora vamos ver a história de sua descoberta.
Histórico
Uma substância como o óxido de urânio natural é conhecida pelas pessoas desde a antiguidade, e os antigos artesãos a usavam para fazer esm alte, que era usado para revestir várias cerâmicas para resistência à água de vasos e outros produtos, bem como sua decorações.
O ano de 1789 foi uma data importante na história da descoberta deste elemento químico. Foi então que o químico e nascido na Alemanha Martin Klaproth conseguiu obter o primeiro urânio metálico. E o novo elemento recebeu esse nome em homenagem ao planeta descoberto oito anos antes.
Por quase 50 anos, o urânio obtido então foi considerado um metal puro, porém, em 1840, um químico da França, Eugene-Melchior Peligot, conseguiu comprovar que o material obtido por Klaproth, apesar de sinais externos adequados, não era um metal, mas óxido de urânio. Pouco depois, o mesmo Peligo recebeuo urânio real é um metal cinza muito pesado. Foi então que o peso atômico de uma substância como o urânio foi determinado pela primeira vez. O elemento químico em 1874 foi colocado por Dmitri Mendeleev em sua famosa tabela periódica de elementos, e Mendeleev dobrou o peso atômico da substância duas vezes. E apenas 12 anos depois, foi provado experimentalmente que o grande químico não se enganou em seus cálculos.
Radioatividade
Mas o interesse realmente difundido por este elemento na comunidade científica começou em 1896, quando Becquerel descobriu o fato de que o urânio emite raios que receberam o nome do pesquisador - raios Becquerel. Mais tarde, um dos cientistas mais famosos neste campo, Marie Curie, chamou esse fenômeno de radioatividade.
A próxima data importante no estudo do urânio é considerada 1899: foi então que Rutherford descobriu que a radiação do urânio é não homogênea e é dividida em dois tipos - raios alfa e beta. E um ano depois, Paul Villar (Villard) descobriu o terceiro, o último tipo de radiação radioativa que conhecemos hoje - os chamados raios gama.
Sete anos depois, em 1906, Rutherford, com base em sua teoria da radioatividade, realizou os primeiros experimentos, cujo objetivo era determinar a idade de vários minerais. Esses estudos lançaram as bases, entre outras coisas, para a formação da teoria e prática da análise de radiocarbono.
Fissão de núcleos de urânio
Mas, talvez, a descoberta mais importante, graças à qual omineração generalizada e enriquecimento de urânio para fins pacíficos e militares é o processo de fissão de núcleos de urânio. Aconteceu em 1938, a descoberta foi realizada pelos físicos alemães Otto Hahn e Fritz Strassmann. Mais tarde, esta teoria recebeu confirmação científica nos trabalhos de vários outros físicos alemães.
A essência do mecanismo que descobriram foi a seguinte: se você irradiar o núcleo do isótopo de urânio-235 com um nêutron, então, capturando um nêutron livre, ele começa a se dividir. E, como todos sabemos agora, esse processo é acompanhado pela liberação de uma enorme quantidade de energia. Isso acontece principalmente devido à energia cinética da própria radiação e dos fragmentos do núcleo. Agora sabemos como acontece a fissão do urânio.
A descoberta deste mecanismo e seus resultados é o ponto de partida para o uso de urânio para fins pacíficos e militares.
Se falarmos sobre seu uso para fins militares, pela primeira vez a teoria de que é possível criar condições para um processo como uma reação de fissão contínua do núcleo de urânio (já que é necessária uma enorme energia para detonar uma bomba nuclear) foi provado pelos físicos soviéticos Zeldovich e Khariton. Mas para criar tal reação, o urânio deve ser enriquecido, pois em seu estado normal não possui as propriedades necessárias.
Conhecemos a história deste elemento, agora vamos descobrir onde ele é usado.
Usos e tipos de isótopos de urânio
Após a descoberta de um processo como a reação de fissão em cadeia do urânio, os físicos se depararam com a questão de onde usá-lo?
Atualmente, existem duas áreas principais onde os isótopos de urânio são usados. Esta é uma indústria e militar pacífica (ou energética). Tanto o primeiro quanto o segundo usam a reação de fissão nuclear do isótopo de urânio-235, apenas a potência de saída difere. Simplificando, em um reator nuclear, não há necessidade de criar e manter esse processo com a mesma potência necessária para realizar a explosão de uma bomba nuclear.
Então, foram listadas as principais indústrias nas quais a reação de fissão do urânio é utilizada.
Mas obter o isótopo de urânio-235 é uma tarefa tecnológica extremamente complexa e cara, e nem todos os estados podem construir usinas de enriquecimento. Por exemplo, para obter vinte toneladas de combustível de urânio, no qual o conteúdo do isótopo de urânio 235 será de 3-5%, será necessário enriquecer mais de 153 toneladas de urânio natural, "cru".
O isótopo de urânio-238 é usado principalmente no projeto de armas nucleares para aumentar seu poder. Além disso, quando captura um nêutron, seguido por um processo de decaimento beta, esse isótopo pode eventualmente se transformar em plutônio-239 - um combustível comum para a maioria dos reatores nucleares modernos.
Apesar de todas as deficiências desses reatores (alto custo, complexidade de manutenção, perigo de acidente), sua operação compensa muito rapidamente e produz incomparavelmente mais energia do que as usinas térmicas ou hidrelétricas clássicas.
Além disso, a reação de fissão do núcleo de urânio possibilitou a criação de armas nucleares de destruição em massa. Distingue-se pela sua enorme força, relativacompacidade e o fato de ser capaz de tornar grandes áreas de terra impróprias para habitação humana. É verdade que as armas atômicas modernas usam plutônio, não urânio.
Urânio empobrecido
Há também uma variedade de urânio empobrecido. Tem um nível muito baixo de radioatividade, o que significa que não é perigoso para os seres humanos. É usado novamente na esfera militar, por exemplo, é adicionado à blindagem do tanque americano Abrams para dar força adicional. Além disso, em quase todos os exércitos de alta tecnologia, você pode encontrar vários projéteis com urânio empobrecido. Além de sua alta massa, eles têm outra propriedade muito interessante - após a destruição do projétil, seus fragmentos e poeira metálica se inflamam espontaneamente. E, a propósito, pela primeira vez esse projétil foi usado durante a Segunda Guerra Mundial. Como podemos ver, o urânio é um elemento que vem sendo utilizado em diversos campos da atividade humana.
Conclusão
De acordo com as previsões dos cientistas, por volta de 2030, todos os grandes depósitos de urânio estarão completamente esgotados, após o que começará o desenvolvimento de suas camadas de difícil acesso e o preço aumentará. A propósito, o próprio minério de urânio é absolutamente inofensivo para as pessoas - alguns mineradores trabalham em sua extração há gerações. Agora descobrimos a história da descoberta desse elemento químico e como a reação de fissão de seus núcleos é usada.
A propósito, um fato interessante é conhecido - os compostos de urânio são usados há muito tempo como tintas para porcelana evidro (o chamado vidro de urânio) até a década de 1950.
