El artículo habla sobre cuándo se descubrió un elemento químico como el uranio y en qué industrias se usa esta sustancia en nuestro tiempo.
El uranio es un elemento químico en la industria energética y militar
En todo momento, la gente ha tratado de encontrar fuentes de energía altamente eficientes e, idealmente, crear la llamada máquina de movimiento perpetuo. Desafortunadamente, la imposibilidad de su existencia fue probada y fundamentada teóricamente en el siglo XIX, pero los científicos nunca perdieron la esperanza de realizar el sueño de algún tipo de dispositivo que sería capaz de producir una gran cantidad de energía "limpia" por un muy mucho tiempo.
Esto se logró en parte con el descubrimiento de una sustancia como el uranio. Un elemento químico con este nombre formó la base para el desarrollo de reactores nucleares, que en nuestro tiempo proporcionan energía a ciudades enteras, submarinos, barcos polares, etc. Es cierto que su energía no puede llamarse "limpia", pero en los últimos años muchas empresas han estado desarrollando "baterías atómicas" compactas a base de tritio para una amplia venta: no tienen partes móviles y son seguras para la salud.
Sin embargo, en este artículo analizaremos en detalle la historia del descubrimiento de un elemento químicollamado uranio y la reacción de fisión de sus núcleos.
Definición
El uranio es un elemento químico que tiene el número atómico 92 en la tabla periódica de Mendeleev. Su masa atómica es 238,029 y se designa con el símbolo U. En condiciones normales, es un metal plateado pesado y denso. Si hablamos de su radiactividad, entonces el uranio en sí es un elemento con una radiactividad débil. Tampoco contiene isótopos completamente estables. Y el más estable de los isótopos existentes es el uranio-338.
Descubrimos qué es este elemento y ahora veamos la historia de su descubrimiento.
Historia
Una sustancia como el óxido de uranio natural ha sido conocida por la gente desde la antigüedad, y los antiguos artesanos la usaban para hacer esm alte, que se usaba para cubrir varias cerámicas para la resistencia al agua de recipientes y otros productos, así como su decoraciones.
El año 1789 fue una fecha importante en la historia del descubrimiento de este elemento químico. Fue entonces cuando el químico y nacido en Alemania Martin Klaproth pudo obtener el primer uranio metálico. Y el nuevo elemento obtuvo su nombre en honor al planeta descubierto ocho años antes.
Durante casi 50 años, el uranio obtenido entonces fue considerado un metal puro, sin embargo, en 1840, un químico de Francia, Eugene-Melchior Peligot, pudo demostrar que el material obtenido por Klaproth, a pesar de signos externos adecuados, no era un metal en absoluto, sino óxido de uranio. Un poco más tarde, el mismo Peligo recibióEl uranio real es un metal gris muy pesado. Fue entonces cuando se determinó por primera vez el peso atómico de una sustancia como el uranio. El elemento químico en 1874 fue colocado por Dmitri Mendeleev en su famosa tabla periódica de elementos, y Mendeleev duplicó el peso atómico de la sustancia dos veces. Y solo 12 años después, se demostró experimentalmente que el gran químico no se equivocó en sus cálculos.
Radiactividad
Pero el interés realmente generalizado en este elemento en la comunidad científica comenzó en 1896, cuando Becquerel descubrió el hecho de que el uranio emite rayos que recibieron el nombre del investigador: rayos Becquerel. Más tarde, una de las científicas más famosas en este campo, Marie Curie, llamó a este fenómeno radiactividad.
Se considera que la próxima fecha importante en el estudio del uranio es 1899: fue entonces cuando Rutherford descubrió que la radiación del uranio no es homogénea y se divide en dos tipos: rayos alfa y beta. Y un año después, Paul Villar (Villard) descubrió el tercero, el último tipo de radiación radiactiva que conocemos hoy: los llamados rayos gamma.
Siete años después, en 1906, Rutherford, basándose en su teoría de la radiactividad, realizó los primeros experimentos, cuyo objetivo era determinar la edad de varios minerales. Estos estudios sentaron las bases, entre otras cosas, para la formación de la teoría y la práctica del análisis de radiocarbono.
Fisión de núcleos de uranio
Pero, quizás, el descubrimiento más importante, gracias al cual elLa extracción y el enriquecimiento generalizados de uranio con fines tanto pacíficos como militares es el proceso de fisión de los núcleos de uranio. Ocurrió en 1938, el descubrimiento fue realizado por los físicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann. Posteriormente, esta teoría recibió confirmación científica en los trabajos de varios físicos alemanes más.
La esencia del mecanismo que descubrieron fue la siguiente: si irradias el núcleo del isótopo uranio-235 con un neutrón, entonces, al capturar un neutrón libre, comienza a dividirse. Y, como todos sabemos ahora, este proceso va acompañado de la liberación de una enorme cantidad de energía. Esto sucede principalmente debido a la energía cinética de la propia radiación y los fragmentos del núcleo. Así que ahora sabemos cómo ocurre la fisión de uranio.
El descubrimiento de este mecanismo y sus resultados es el punto de partida para el uso del uranio con fines tanto pacíficos como militares.
Si hablamos de su uso con fines militares, entonces, por primera vez, la teoría de que es posible crear condiciones para un proceso como una reacción de fisión continua del núcleo de uranio (ya que se necesita una gran energía para detonar una bomba nuclear) fue probado por los físicos soviéticos Zeldovich y Khariton. Pero para crear tal reacción, el uranio debe enriquecerse, ya que en su estado normal no tiene las propiedades necesarias.
Nos familiarizamos con la historia de este elemento, ahora descubriremos dónde se usa.
Usos y tipos de isótopos de uranio
Después del descubrimiento de un proceso como la reacción de fisión en cadena del uranio, los físicos se enfrentaron a la pregunta de dónde utilizarlo.
Actualmente, hay dos áreas principales donde se utilizan los isótopos de uranio. Esta es una industria pacífica (o energética) y militar. Tanto el primero como el segundo utilizan la reacción de fisión nuclear del isótopo uranio-235, solo difiere la potencia de salida. En pocas palabras, en un reactor nuclear, no hay necesidad de crear y mantener este proceso con la misma potencia que es necesaria para llevar a cabo la explosión de una bomba nuclear.
Entonces, se enumeraron las principales industrias en las que se utiliza la reacción de fisión del uranio.
Pero obtener el isótopo de uranio-235 es una tarea tecnológica extremadamente compleja y costosa, y no todos los estados pueden permitirse construir plantas de enriquecimiento. Por ejemplo, para obtener veinte toneladas de combustible de uranio, en el que el contenido del isótopo de uranio 235 será del 3-5%, será necesario enriquecer más de 153 toneladas de uranio natural "en bruto".
El isótopo uranio-238 se utiliza principalmente en el diseño de armas nucleares para aumentar su potencia. Además, cuando captura un neutrón, seguido de un proceso de desintegración beta, este isótopo puede eventualmente convertirse en plutonio-239, un combustible común para la mayoría de los reactores nucleares modernos.
A pesar de todas las deficiencias de tales reactores (alto costo, complejidad de mantenimiento, peligro de accidente), su operación se amortiza muy rápidamente y producen incomparablemente más energía que las centrales térmicas o hidroeléctricas clásicas.
Además, la reacción de fisión del núcleo de uranio hizo posible la creación de armas nucleares de destrucción masiva. Se distingue por su enorme fuerza, relativacompacidad y el hecho de que es capaz de hacer que grandes áreas de tierra no sean aptas para la habitación humana. Cierto, las armas atómicas modernas usan plutonio, no uranio.
Uranio empobrecido
También existe una variedad de uranio empobrecido. Tiene un nivel muy bajo de radiactividad, lo que significa que no es peligroso para los humanos. Se vuelve a utilizar en el ámbito militar, por ejemplo, se añade al blindaje del tanque estadounidense Abrams para darle una fuerza adicional. Además, en casi todos los ejércitos de alta tecnología puedes encontrar varios proyectiles con uranio empobrecido. Además de su gran masa, tienen otra propiedad muy interesante: después de la destrucción del proyectil, sus fragmentos y polvo de metal se encienden espontáneamente. Y, por cierto, por primera vez se utilizó un proyectil de este tipo durante la Segunda Guerra Mundial. Como vemos, el uranio es un elemento que ha sido utilizado en diversos campos de la actividad humana.
Conclusión
Según las previsiones de los científicos, alrededor de 2030, todos los grandes depósitos de uranio estarán completamente agotados, después de lo cual comenzará el desarrollo de sus capas difíciles de alcanzar y el precio aumentará. Por cierto, el mineral de uranio en sí mismo es absolutamente inofensivo para las personas: algunos mineros han estado trabajando en su extracción durante generaciones. Ahora hemos descubierto la historia del descubrimiento de este elemento químico y cómo se utiliza la reacción de fisión de sus núcleos.
Por cierto, se conoce un hecho interesante: los compuestos de uranio se han utilizado durante mucho tiempo como pinturas para porcelana yvidrio (llamado vidrio de uranio) hasta la década de 1950.
