אורניום

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

נפטוניום - אורניום - פרוטקטיניום
 
Nd
U
  
 
 

כללי
מספר אטומי 92
סמל כימי U
סדרה כימית אקטינידים
צפיפות 19050 kg/m3
מראה מתכת כסופה לבנה
תכונות אטומיות
משקל אטומי 238.0289 amu
רדיוס ואן דר ולס 186 pm
רמות אנרגיה 2,8,18,32,21,9,2
תכונות פיזיקליות
מצב צבירה בטמפ' החדר מוצק
טמפרטורת התכה 1,132°C
טמפרטורת רתיחה 3,818°C
לחץ אדים Pa ב 2200°K
מהירות הקול 3155 מטר לשנייה ב293.15°K
שונות
אלקטרושליליות 1.38
קיבול חום סגולי 120 J/(kg·K)
מוליכות חשמלית 3.8 106/m·Ω
מוליכות תרמית 27.6 W/(m·K)
אנרגיית יינון ראשונה 597.6 kJ/mol

אורניום (Uranium) הוא יסוד כימי המסומל באות U ומספרו האטומי הוא 92. האורניום הוא יסוד מתכתי כסוף לבן, כבד מאוד, רעיל ורדיואקטיבי באופן טבעי. האורניום שייך לסדרת האקטינידים.

האיזוטופ אורניום 235 שנמצא בטבע בריכוז של 0.72%, הוא איזוטופ בקיע, שבריכוז מספיק יכול לקיים תגובת שרשרת גרעינית. לכן משתמשים באורניום שמועשר באיזוטופ זה ב בכורים גרעיניים ובנשק גרעיני. שאריות העשרת האורניום לתעשייה הגרעינית, ולעתים חלק מן הפסולת הנוצרת בכורים גרעיניים נקראים אורניום מדולל. גם האיזוטופ המלאכותי אורניום 233 שמסונטז מתוריום הוא חומר בקיע, ומשמש לעיתים בנשק גרעיני.

תוכן עניינים

[עריכה] מידע כללי

אורניום מזוקק מהווה מתכת רדיואקטיבית בצבע לבן-כסוף ורקיעה. האורניום הוא היסוד הכבד ביותר המצוי באופן טבעי בכדור הארץ, וצפיפותו גדולה ב-65% מצפיפות העופרת.

למתכת האורניום יש שלוש צורות אלוטרופיות:

  • אלפא- יציב עד 667.7°C.
  • ביתא- יציב מ־667.7 C עד ל־774.8°C
  • גמא - מ־774.8°C

[עריכה] גילוי האורניום

האורניום נתגלה על ידי הכימאי הגרמני מרטין היינריך קלפרוט (Martin Heinrich Klaproth) בשנת 1789. הוא כינה אותו על שם כוכב הלכת אורנוס. האורניום בודד לראשונה רק ב-1841. תכונותיו הרדיואקטיביות הודגמו לראשונה על ידי אנטואן אנרי בקרל ב-1896. האורניום נדיר בקרום כדור הארץ. הוא לא נמצא כיסוד אלא כתרכובת בעפרות כגון אורניט וקרנוטיט. מקורות פזורים בכל העולם – בארצות הברית, קנדה, אוסטרליה ודרום אפריקה.

זמן רב לפני שנתגלה האורניום השתמשו עושי הזכוכית באירופה בתרכובותיו בצביעת כלי הזכוכית והחרס שלהם. האינדיאנים באמריקה עשו מאבן חול צהובה בהירה צבע שבו מרחו את פניהם בצאתם למלחמה; הצבע הבהיר הופק מתרכובת האורניום שבתוך אבן החול. כשהאורניום נתגלה הוא עורר עניין אצל המדענים וכעבור מאה ושישים שנה גילו, כי אפשר לבקע את האטומים של האורניום כדי להפיק מהם אנרגיה.

[עריכה] המבנה האטומי של האורניום

לפני גילוי האורניום היו בטוחים הכימאים כי אי אפשר לשנות יסוד מסוים ליסוד אחר. כיום השינוי התברר כאפשרי, ויש אטומים שדועכים לאיטם ליסודות אחרים. אחד מהם הוא אורניום, הדועך לעופרת. בתהליך השינוי וההתפרקות היסוד פולט קרינה. חומרים אשר פולטים קרינה נקראים חומרים רדיואקטיביים.

[עריכה] איזוטופים

ידועים כשלושים איזוטופים שונים של אורניום. עם זאת, רובם המוחלט סינטתי (לא מופיע בטבע) ולחלק גדול מהם זמן מחצית חיים קצר ביותר (קטן מכמה אלפיות השנייה, לעתים רק כמה מיליארדיות השנייה).

מטבעם של איזוטופים תכונותיהם הכימיות (כגון: צבע, ברק, הולכה חשמלית) זהות כמעט לחלוטין.
עם זאת, האיזוטופים נבדלים זה מזה בתכונותיהם הגרעיניות. כאשר מדובר על איזוטופי האורניום ההבדל העיקרי בין האיזוטופים הוא ביכולת הביקוע שלהם: רק שניים מהם, איזוטופ 235, הם חומרים בקיעים שיכולים ליצור תגובת שרשרת. שוני פיסי נוסף, הוא בזמן מחצית החיים של האיזוטופ.

לאורניום שישה איזוטופים עיקריים:

איזוטופ הערות זמן מחצית חיים
U232 סינטתי (לא קיים בטבע). תוצר לוואי של ייצור האורניום 233. 68.9 y
U233 סינטתי. תוצר שרשרת דעיכה של היסוד תוריום 232 (לאחר הפגזה בניוטרונים). יכול לשמש כדלק לכורים גרעיניים וכחומר ביקוע לנשק גרעיני. 159,200 y
U234 נמצא בטבע בשכיחות של כ-0.0054%. 245,500 y
U235 נמצא בטבע בשכיחות של כ-0.71%. משמש בייצור אורניום מועשר לנשק ולכורים גרעיניים. 7.038×108 y
U236 תוצר לוואי של אורניום ששימש כדלק לכור גרעיני. 2.342×107 y
U238 נמצא בטבע בשכיחות של כ-99.28%. האיזוטופ המצוי ביותר. 4.468×109 y

[עריכה] תרומת האורניום למדע

האורניום 238 סייע למדענים לגלות את גיל כדור הארץ. היות וזמן מחצית החיים שלו ארוך מאוד, שאריותיו נמצאות זמן רב ולכן אפשר להשתמש בו לתיארוך אירועים עתיקים מאוד.


[עריכה] ראו גם