O urânio, elemento químico de grande importância no mundo da ciência e da tecnologia, ocupa lugar de destaque na tabela periódica devido às suas propriedades únicas. Seu número atômico é 92 e é encontrado na natureza em diversas formas.
O urânio é mais conhecido pelo seu papel na geração de energia nuclear e na fabricação de armas nucleares, pois é o elemento-chave na fissão nuclear. Além disso, tem aplicações em medicina, pesquisa científica e tecnologia aeroespacial.
Embora a sua utilização ofereça benefícios significativos, o urânio é radioativo e o seu manuseamento está sujeito a regulamentos rigorosos para garantir a sua utilização segura.
Usos e aplicações
O urânio tem diversas aplicações na indústria e na pesquisa. Vejamos alguns exemplos:
- Geração de energia nuclear: O uso mais proeminente do urânio é como combustível em reatores nucleares para a geração de energia elétrica. O urânio enriquecido é usado na fissão nuclear, onde os núcleos do urânio-235 se dividem em núcleos menores, liberando uma grande quantidade de energia na forma de calor. Essa energia é convertida em eletricidade. A energia nuclear é uma fonte de energia limpa e eficiente.
- Fabricação de armas nucleares: O urânio enriquecido também tem sido utilizado na fabricação de armas nucleares. Quando uma concentração suficiente de urânio-235 é atingida, ele pode ser usado para criar explosões nucleares devastadoras. Isto levou à necessidade de controlar e restringir o acesso ao urânio enriquecido.
- Medicina nuclear: O urânio é utilizado na medicina nuclear na produção de radioisótopos, como o tecnécio-99m, que são utilizados em imagens médicas, como tomografia por emissão de pósitrons (PET) e cintilografia, para diagnóstico de doenças e distúrbios.
- Propulsão espacial: A fissão nuclear do urânio tem sido considerada uma fonte de energia para missões espaciais de longa duração. A possibilidade de usar reatores nucleares para alimentar naves espaciais foi explorada.
- Pesquisa científica: O urânio é usado em pesquisas científicas, incluindo experimentos nucleares e estudos sobre física de partículas. Também é usado em aceleradores de partículas e detectores de radiação.
- Projéteis perfurantes e perfurantes: O urânio empobrecido tem sido utilizado em projéteis perfurantes e na blindagem de veículos militares devido à sua alta densidade, o que lhe confere propriedades penetrantes e protetoras.
Estrutura de um átomo de urânio
Um átomo consiste em um núcleo e elétrons que circundam esse núcleo. Por sua vez, um núcleo consiste em prótons e nêutrons. Um próton tem carga positiva. Um nêutron não tem carga elétrica e é neutro.
As cargas positivas dos prótons tentam empurrar-se violentamente. O que os impede de se separarem é um novo tipo de força: uma força de atração imensamente poderosa e de curto alcance que atua igualmente entre prótons e nêutrons (que, deste ponto de vista, são todos núcleons).
A força nuclear de curto alcance os mantém unidos, opondo-se ao efeito repulsivo das cargas positivas dos prótons. Desta forma, os nêutrons atuam como “cimento nuclear”.
Tipos de urânio: natural, enriquecido e empobrecido
Existem diferentes tipos de urânio dependendo da sua composição isotópica. Cada um desses tipos possui propriedades e aplicações específicas, tornando-os componentes vitais da tecnologia nuclear e de outras disciplinas relacionadas.
Abaixo segue uma breve descrição de cada tipo de urânio e suas respectivas características.
urânio natural
O urânio natural é aquele encontrado na natureza e é composto principalmente por três isótopos: urânio-238 (U-238), urânio-235 (U-235) e urânio-234 (U-234). A proporção de U-238 no urânio natural é muito superior à do U-235 e necessita de ser enriquecido para utilização em reactores nucleares ou armas nucleares.
Urânio enriquecido
O urânio enriquecido é aquele em que a proporção de U-235 é aumentada em comparação com o urânio natural. Esse processo é realizado em usinas de enriquecimento e é utilizado para a obtenção de urânio com maior concentração de U-235. O urânio enriquecido é necessário para abastecer a maioria dos reatores nucleares usados para geração de energia.
Urânio empobrecido
Urânio empobrecido é o urânio que passou pelo processo de enriquecimento para aumentar a concentração de U-235, e o material restante, que possui menor concentração de U-235, é conhecido como urânio empobrecido. Este material tem utilizações limitadas e é frequentemente armazenado ou utilizado em aplicações não nucleares.
Urânio na tabela periódica
O urânio, com símbolo “U” e número atômico 92 na tabela periódica, é um elemento radioativo com vários isótopos notáveis encontrados no grupo 3 da tabela periódica.
Pertence ao período 7, o que significa que seu sétimo nível de energia contém elétrons. Quanto ao seu bloco, é classificado como elemento do bloco f, especificamente na série dos actinídeos.
Este elemento faz parte da série dos actinídeos devido à semelhança nas propriedades eletrônicas dos elementos deste grupo.
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Propriedade |
Valor |
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símbolo químico |
OU |
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Número atômico |
92 |
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Massa atômica (U-238) |
Aproximadamente 238,05078 você |
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Estado físico |
Sólido (à temperatura ambiente) |
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Isótopos importantes |
U-238, U-235 |
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Ponto de fusão |
Aproximadamente 1.132°C (2.070°F) |
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Ponto de ebulição |
Aproximadamente 3.818°C (6.904°F) |
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Propriedades radioativas |
Emite radiação alfa, beta e gama |
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Toxicidade |
Tóxico para humanos |
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Formulários |
Energia nuclear, armas nucleares, datação radiométrica |
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Abundância |
Relativamente raro, é encontrado em minerais como uraninita e carnotita |
Isótopos de urânio
O urânio pode ocorrer em diferentes composições em seu núcleo, ou seja, em diferentes isótopos. Embora o urânio possa ser encontrado na natureza, a maior parte dele está numa configuração que não é a mais adequada para gerar reações nucleares.
Por esta razão, os átomos deste elemento são alterados artificialmente para convertê-los em outros isótopos mais instáveis. Estes novos isótopos favorecerão a geração de reações em cadeia de fissão nuclear.
Abaixo estão os isótopos mais proeminentes:
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Urânio-235 (U-235): É o isótopo do urânio utilizado como combustível em reatores nucleares e na fabricação de armas nucleares. O U-235 é físsil, o que significa que pode se dividir em dois núcleos mais leves quando absorve um nêutron, liberando uma grande quantidade de energia na forma de calor e radiação. Este processo é fundamental nas reações de fissão nuclear e é o princípio por trás das bombas nucleares e da geração de energia em reatores nucleares.
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Urânio-238 (U-238): É o isótopo de urânio mais abundante e constitui a maior parte do urânio natural. O U-238 também pode fissionar, mas não é fissionável por nêutrons térmicos, tornando-o menos útil para a maioria das aplicações de fissão nuclear. No entanto, o U-238 é convertido em plutônio-239 (Pu-239) quando absorve um nêutron, e o Pu-239 é outro material físsil usado na fabricação de armas nucleares e como combustível em reatores de fissão.
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Urânio-233 (U-233): Embora menos comum, o U-233 é outro isótopo físsil do urânio que pode ser usado como combustível em reatores nucleares. É formado a partir do tório-232 (Th-232) através da absorção de um nêutron. Embora seja um produto físsil eficiente, é mais complicado de produzir e manusear do que o U-235 ou o Pu-239.
Além dos isótopos mencionados, existem outros isótopos menos comuns. Estes incluem urânio-234 (U-234), urânio-236 (U-236), urânio-239 (U-239), entre outros. Estes isótopos são menos abundantes e têm aplicações mais limitadas na tecnologia nuclear devido à sua baixa prevalência.