Es elemental
El uranio fue descubierto por Martin Heinrich Klaproth, un químico alemán, en el mineral pechblenda (principalmente una mezcla de óxidos de uranio) en 1789. Aunque Klaproth, al igual que el resto de la comunidad científica, creyó que la sustancia que extrajo de la pechblenda era uranio puro, en realidad era dióxido de uranio (UO2). Tras observar que el uranio «puro» reaccionaba de forma extraña con el tetracloruro de uranio (UCl4), Eugène-Melchoir Péligot, químico francés, aisló el uranio puro calentando dióxido de uranio con potasio en un crisol de platino. La radiactividad se descubrió por primera vez en 1896, cuando Antoine Henri Becquerel, físico francés, la detectó a partir de una muestra de uranio. En la actualidad, el uranio se obtiene de minerales de uranio como la pechblenda, la uraninita (UO2), la carnotita (K2(UO2)2VO4-1-3H2O) y la autunita (Ca(UO2)2(PO4)2-10H2O), así como de la roca fosfórica (Ca3(PO4)2), el lignito y la arena de monacita ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4). Dado que la demanda de uranio metálico es escasa, el uranio suele venderse en forma de diuranato de sodio (Na2U2O7-6H2O), también conocido como torta amarilla, o de octóxido de triuranio (U3O8).
Dado que es radiactivo por naturaleza, el uranio, normalmente en forma de dióxido de uranio (UO2), es el más utilizado en la industria de la energía nuclear para generar electricidad. El uranio natural consta de tres isótopos: uranio-234, uranio-235 y uranio-238. Aunque los tres isótopos son radiactivos, sólo el uranio-235 es un material fisionable que puede utilizarse para la energía nuclear.
Cuando un material fisionable es golpeado por un neutrón, su núcleo puede liberar energía dividiéndose en fragmentos más pequeños. Si algunos de los fragmentos son otros neutrones, pueden golpear otros átomos y hacer que se dividan también. Un material fisionable, como el uranio-235, es un material capaz de producir suficientes neutrones libres para mantener una reacción nuclear en cadena.
Sólo el 0,7204% del uranio natural es uranio-235. Esta es una concentración demasiado baja para mantener una reacción nuclear en cadena sin la ayuda de un material conocido como moderador. Un moderador es un material que puede ralentizar un neutrón sin absorberlo. Los neutrones lentos tienen más probabilidades de reaccionar con el uranio-235 y los reactores que utilizan uranio natural pueden fabricarse utilizando grafito o agua pesada como moderador. También existen métodos para concentrar el uranio-235. Una vez que los niveles de uranio-235 se han incrementado hasta aproximadamente el 3%, se puede utilizar agua normal como moderador.
El uranio-238, el isótopo más común del uranio, puede convertirse en plutonio-239, un material fisionable que también puede utilizarse como combustible en los reactores nucleares. Para producir plutonio-239, los átomos de uranio-238 se exponen a los neutrones. El uranio-239 se forma cuando el uranio-238 absorbe un neutrón. El uranio-239 tiene una vida media de unos 23 minutos y se descompone en neptunio-239 por desintegración beta. El neptunio-239 tiene una vida media de unos 2,4 días y se descompone en plutonio-239, también por desintegración beta.
Aunque no se produce de forma natural, el uranio-233 es también un material fisionable que puede utilizarse como combustible en los reactores nucleares. Para producir uranio-233, se exponen átomos de torio-232 a los neutrones. El torio-233 se forma cuando el torio-232 absorbe un neutrón. El torio-233 tiene una vida media de unos 22 minutos y se descompone en protactinio-233 mediante desintegración beta. El protactinio-233 tiene una vida media de unos 27 días y se descompone en uranio-233, también por desintegración beta. Si se fisiona completamente, una libra (0,45 kilogramos) de uranio-233 proporcionará la misma cantidad de energía que la quema de 1.500 toneladas (1.350.000 kilogramos) de carbón.
El uranio es un metal denso que tiene usos fuera de la industria de la energía nuclear. Se utiliza como blanco para la producción de rayos X, como munición para algunos tipos de armamento militar, como escudo contra la radiación, como contrapeso para las superficies de control de los aviones y en los giroscopios de los sistemas de guía inercial.
Los compuestos de uranio se han utilizado durante siglos para colorear el vidrio. Una muestra de vidrio amarillo de hace 2.000 años encontrada cerca de Nápoles (Italia) contiene óxido de uranio. El trióxido de uranio (UO3) es un polvo naranja y se ha utilizado en la fabricación de platos de Fiestaware. También se han utilizado otros compuestos de uranio para fabricar vidrio de vaselina y esmaltes. El uranio de estos artículos es radiactivo y debe tratarse con cuidado.
El isótopo más estable del uranio, el uranio-238, tiene una vida media de unos 4.468.000.000 años. Se descompone en torio-234 por desintegración alfa o se descompone por fisión espontánea.