Uraniu

I. Caracterizarea elementului

Denumire stiintifica: Uranium

Denumire comuna: Uraniu

Denumit dupa: planeta Uranus

Prima descoperire: M. H. Klaproth 1789 (Germania)

Masa atomica: 238.029

Numar atomic: 92

Se gaseste preponderent alaturi de alte actinide in nisip de monacit si in scoarta terestrea (0.00029%) in pehblenda de Uraniu.

Obtinere prin electroliza topiturii de KUF5 sau Na2UF6,

UF6 +3Ca = U+ 3 CaF2

Proprietati fizice

Metal alb-argintiu, moale, radioactiv si cu timp de injumatatire (functie de izotop) intre 23.9 milioane de ani si peste un miliard de ani

Masa critica: 242g (o bila cu diametrul de 2.8 cm)

Utilizare ca pigment pentru sticla, in reactoare nucleare si bombe.

Numar izotopi totali (stabili): 11 [0]

Numarul atomic (de ordine): 92

Masa atomica rotunjita: 238

Punctul de topire: 1132 °C

Punctul de fierbere: 3818 °C

Electronegativitatea: 1.7 (dupa Pauling)

Raza covalenta: 1.42Å

Raza ionica: 1.11 Å (+3) | 0.97 Å (+4)

Volum atomic 12.5 cm¬¬¬¬¬ 3/atm*g

Structura cristalina, cubic cu interior centrat

Conductibilitatea electrica: 0.0341/ŠOhm

Conductibilitatea termica: 0.064 cal/°C*s

Caldura specifica: 0.028 cal/g*°C

Densitatea 19.07 g/ml

Stare de oxidare 6,5,4,3

Configuratia electronica

1s2 1=2 electroni

2s2 2p6 2=8 electroni

3s2 3p6 3d 10 3=18 electroni

4s2 4p6 4d10 4f14 4=32 electroni

5s2 5p6 5d10 5f3 5=21 electroni

6s2 6p6 6d1 6=9 electroni

7s2 7=2 electroni

II. Stare Naturala si obtinere

Principalul mineral de uranium este pehblenda, cu formula aproximativa U3O8, care contine insa intotdeauna oxizi de fier, plumb, toriu, radiu si lanthanide. Cleveita este o varietate de pehblenda, cu un continut mare de toriu si lanthanide.

Pentru obtinerea uraniului metalic, pehblenda se dizolva in acid azoti, obtinandu-se azotatul de uranil, UO2(NO3)2, care se transforma prin calcinare, in trioxide de uraniun, UO3.

Prin reducerea acestui oxid cu carbune in cuptorul electric s-a obtinut prima oara uraniu metalic (MOISSAN*,1883), dar acesta era impurificat cu carbura de uraniu. Uraniu pur, pentru reactoarele nucleare, se obtine din tetrafluorura, prin reducere cu calciu sau magneziu foarte pure:

UF6 +3Ca → U+ 3 CaF2

Operatie se efectueaza in recipiente de lfuorita, in atmosfera de gaz inert sau vid.

III. Proprietati

Uraniul curat este un metal alb-cenusiu, cu aspectul ferului, care insa la aer se acopera cu un strat de oxid. Este ductil; se poate prelucra cu ciocanul sa lamima la rece.

Uraniul cristalizeaza in doua forme „anormale” (α si β, cu punctele de transformare 660° si 760°) si o forma γ, cubica centrata intern, stabila peste 760°.

La o temperatura mai ridicata, uraniul metalic este foarte reactiv: arde in aer degajand U3O8 si reactioneaza, de asemenea, cu hidrogenul (degajand UH3), cu azotul (degajand UN, U3N4 si UN2) si cu sulful (degajand US2 si US3).

Se cunosc combinatii ale uraniului in toate starile de oxidarem de la +3 la +6. Cea mai stabila este starea de oxidare +6, dupa care urmeaza starea de oxidare +4; acestea sunt singurele stabile in solutie apoasa.

Compusii caracteristicii si UVI, in absenta apei, sunt UF6, UCl6, si UO3, iar in so;utie apoasa ionul de uranil, UO22+, cunoscut sub forma a numeroase saruri.

In solutie apoasa ionul U4+ are tendinta de a trece in ionul UO22+, dupa cum reiese din potentialul de oxidare standard, de -0,41 volti, corespunzand urmatoarei ecuatii:

U4+ + 2H2O → UO22+ + 4H+ + 2e-

Ionul U4+ este deci un agent reducator mai puternic decat Fe2+, dar mai slab decat Sn2+.

Multi compusi ai UIV sunt ixomorfi cu compusii corespunzatori ai ThIV, de exemplu, UO2 cu ThO2.

Reprezentanti tipici ai uraniului (III) sunt trihalogenurile, UX3. Starea de oxidare +3 nu este insa stabila in mediul apos. Triclorura de uraniu, UCl3, se oxideaza in solutie apoasa , pe socoteala apei; solutia, la inceputrosie devine repede verde (trece intr-un compus de UIV, cu degajare de hidrogen).