É Elemental
O urânio foi descoberto por Martin Heinrich Klaproth, um químico alemão, no mineral pitchblende (principalmente uma mistura de óxidos de urânio) em 1789. Apesar de Klaproth, assim como o resto da comunidade científica, acreditar que a substância que extraía do pitchblende era urânio puro, na realidade era dióxido de urânio (UO2). Depois de notar que o urânio ‘puro’ reagia de forma estranha com o tetracloreto de urânio (UCl4), Eugène-Melchoir Péligot, um químico francês isolou urânio puro aquecendo dióxido de urânio com potássio em um cadinho de platina. A radioatividade foi descoberta pela primeira vez em 1896 quando Antoine Henri Becquerel, um físico francês, o detectou a partir de uma amostra de urânio. Hoje, o urânio é obtido a partir de minérios de urânio, como pitchblende, uraninite (UO2), carnotita (K2(UO2)2VO4-1-3H2O) e autunito (Ca(UO2)2(PO4)2-10H2O), bem como de rocha fosfática (Ca3(PO4)2), lignite (carvão pardo) e areia monazita ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4). Como há pouca demanda por urânio metálico, o urânio é geralmente vendido na forma de diuranato de sódio (Na2U2O7-6H2O), também conhecido como bolo amarelo, ou octoxido de triurânio (U3O8).
Desde que seja naturalmente radioativo, o urânio, geralmente na forma de dióxido de urânio (UO2), é mais comumente usado na indústria de energia nuclear para gerar eletricidade. O urânio natural consiste em três isótopos: urânio-234, urânio-235 e urânio-238. Embora todos os três isótopos sejam radioativos, apenas o urânio-235 é um material fissionável que pode ser usado para energia nuclear.
Quando um material fissionável é atingido por um nêutron, seu núcleo pode liberar energia ao se dividir em fragmentos menores. Se alguns dos fragmentos são outros nêutrons, eles podem atingir outros átomos e causar a sua divisão também. Um material fissionável, como o urânio-235, é um material capaz de produzir neutrões livres suficientes para sustentar uma reação nuclear em cadeia.
Apenas 0,7204% do urânio natural é urânio-235. Esta é uma concentração muito baixa para sustentar uma reação nuclear em cadeia sem a ajuda de um material conhecido como um moderador. Um moderador é um material que pode retardar um nêutron sem o absorver. Os neutrões lentos são mais propensos a reagir com urânio-235 e os reactores que usam urânio natural podem ser feitos usando grafite ou água pesada como moderador. Existem também métodos para concentrar o urânio-235. Uma vez que os níveis de urânio-235 tenham sido aumentados para cerca de 3%, água normal pode ser usada como moderador.
Uranio-238, o isótopo mais comum do urânio, pode ser convertido em plutônio-239, um material fissionável que também pode ser usado como combustível em reatores nucleares. Para produzir plutônio-239, átomos de urânio-238 são expostos a nêutrons. O urânio-239 forma-se quando o urânio-238 absorve um nêutron. O urânio-239 tem uma meia-vida de cerca de 23 minutos e decompõe-se em neptúnio-239 através da decadência beta. O urânio-239 tem uma meia-vida de cerca de 2,4 dias e se decompõe em plutônio-239, também através do decaimento beta.
Embora não ocorra naturalmente, o urânio-233 também é um material fissionável que pode ser usado como combustível em reatores nucleares. Para produzir o urânio-233, átomos de tório-232 são expostos a nêutrons. O tório-233 forma-se quando o tório-232 absorve um nêutron. O tório-233 tem uma meia-vida de cerca de 22 minutos e decompõe-se em protactinio-233 através da decomposição beta. O protactínio-233 tem uma meia-vida de cerca de 27 dias e decompõe-se em urânio-233, também através do decaimento beta. Se completamente fissionado, uma libra (0,45 kg) de urânio-233 fornecerá a mesma quantidade de energia que a queima de 1.500 toneladas (1.350.000 kg) de carvão.
O urânio é um metal denso que tem usos fora da indústria de energia nuclear. É usado como alvo para a produção de raios X, como munição para alguns tipos de armamento militar, como escudo contra radiação, como contrapeso para superfícies de controle de aeronaves e nos giroscópios dos sistemas de orientação inercial.
Os compostos de urânio têm sido usados há séculos para colorir o vidro. Uma amostra de 2.000 anos de idade de vidro amarelo encontrada perto de Nápoles, Itália, contém óxido de urânio. O trióxido de urânio (UO3) é um pó laranja e tem sido utilizado no fabrico de placas Fiestaware. Outros compostos de urânio também têm sido usados para fazer vidro vaselina e esmaltes. O urânio dentro destes itens é radioativo e deve ser tratado com cuidado.
O isótopo mais estável do urânio, o urânio-238, tem uma meia-vida de cerca de 4.468.000.000 anos. Ele se decompõe em tório-234 através da decadência alfa ou decadência por fissão espontânea.