Este elementar
Uraniul a fost descoperit de Martin Heinrich Klaproth, un chimist german, în 1789, în mineralul pechblenda (în principal un amestec de oxizi de uraniu). Deși Klaproth, ca și restul comunității științifice, a crezut că substanța pe care a extras-o din pechblenda era uraniu pur, aceasta era de fapt dioxid de uraniu (UO2). După ce a observat că uraniul „pur” reacționa în mod ciudat cu tetraclorura de uraniu (UCl4), Eugène-Melchoir Péligot, un chimist francez, a izolat uraniul pur prin încălzirea dioxidului de uraniu cu potasiu într-un creuzet de platină. Radioactivitatea a fost descoperită pentru prima dată în 1896, când Antoine Henri Becquerel, un fizician francez, a detectat-o pe o mostră de uraniu. În prezent, uraniul se obține din minereuri de uraniu, cum ar fi pechblenda, uraninitul (UO2), carnotita (K2(UO2)2VO4-1-3H2O) și autunitul (Ca(UO2)2(PO4)2-10H2O), precum și din roci fosfatice (Ca3(PO4)2), lignit (cărbune brun) și nisip de monazit ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4). Deoarece cererea de uraniu metalic este redusă, uraniul este de obicei vândut sub formă de diuranat de sodiu (Na2U2O7-6H2O), cunoscut și sub numele de yellow cake, sau octoxid de triuraniu (U3O8).
Din moment ce este radioactiv în mod natural, uraniul, de obicei sub formă de dioxid de uraniu (UO2), este cel mai frecvent utilizat în industria energiei nucleare pentru a produce energie electrică. Uraniul natural este format din trei izotopi: uraniu-234, uraniu-235 și uraniu-238. Deși toți cei trei izotopi sunt radioactivi, numai uraniul-235 este un material fisionabil care poate fi utilizat pentru energia nucleară.
Când un material fisionabil este lovit de un neutron, nucleul său poate elibera energie prin scindarea în fragmente mai mici. Dacă unele dintre fragmente sunt alți neutroni, aceștia pot lovi alți atomi și îi pot face să se scindeze și ei. Un material fisionabil, cum ar fi uraniul-235, este un material capabil să producă suficienți neutroni liberi pentru a susține o reacție nucleară în lanț.
Doar 0,7204% din uraniul natural este uraniu-235. Aceasta este o concentrație prea mică pentru a susține o reacție nucleară în lanț fără ajutorul unui material cunoscut sub numele de moderator. Un moderator este un material care poate încetini un neutron fără a-l absorbi. Neutronii lenți au mai multe șanse de a reacționa cu uraniu-235, iar reactoarele care utilizează uraniu natural pot fi realizate folosind grafit sau apă grea ca moderator. Există, de asemenea, metode de concentrare a uraniului-235. Odată ce nivelurile de uraniu-235 au fost crescute la aproximativ 3%, apa normală poate fi folosită ca moderator.
Uraniul-238, cel mai comun izotop al uraniului, poate fi transformat în plutoniu-239, un material fisionabil care poate fi, de asemenea, folosit ca și combustibil în reactoarele nucleare. Pentru a produce plutoniu-239, atomii de uraniu-238 sunt expuși la neutroni. Uraniul-239 se formează atunci când uraniul-238 absoarbe un neutron. Uraniul-239 are un timp de înjumătățire de aproximativ 23 de minute și se dezintegrează în neptuniu-239 prin dezintegrare beta. Neptuniul-239 are un timp de înjumătățire de aproximativ 2,4 zile și se dezintegrează în plutoniu-239, tot prin dezintegrare beta.
Deși nu se găsește în natură, uraniul-233 este, de asemenea, un material fisionabil care poate fi utilizat ca și combustibil în reactoarele nucleare. Pentru a produce uraniu-233, atomii de toriu-232 sunt expuși la neutroni. Toriul 233 se formează atunci când thoriul 232 absoarbe un neutron. Toriul-233 are un timp de înjumătățire de aproximativ 22 de minute și se dezintegrează în protactiniu-233 prin dezintegrare beta. Protactiniul-233 are un timp de înjumătățire de aproximativ 27 de zile și se dezintegrează în uraniu-233, tot prin dezintegrare beta. Dacă este complet fisionat, o livră (0,45 kilograme) de uraniu-233 va furniza aceeași cantitate de energie ca și arderea a 1.500 de tone (1.350.000 de kilograme) de cărbune.
Uraniul este un metal dens care are utilizări în afara industriei energiei nucleare. Este folosit ca țintă pentru producția de raze X, ca muniție pentru unele tipuri de armament militar, ca scut împotriva radiațiilor, ca contragreutate pentru suprafețele de control ale aeronavelor și în giroscoapele sistemelor de ghidare inerțială.
Compușii de uraniu au fost folosiți timp de secole pentru a colora sticla. O mostră de sticlă galbenă veche de 2.000 de ani, găsită lângă Napoli, Italia, conține oxid de uraniu. Trioxidul de uraniu (UO3) este o pulbere portocalie și a fost folosit la fabricarea farfuriilor Fiestaware. Alți compuși de uraniu au fost, de asemenea, folosiți la fabricarea sticlei de vaselină și a smalțurilor. Uraniul din aceste articole este radioactiv și trebuie tratat cu grijă.
Cel mai stabil izotop al uraniului, uraniul-238, are un timp de înjumătățire de aproximativ 4.468.000.000 de ani. Se dezintegrează în toriu-234 prin dezintegrare alfa sau se dezintegrează prin fisiune spontană.
.