Articolul spune despre când a fost descoperit un astfel de element chimic precum uraniul și în ce industrii este folosită această substanță în timpul nostru.
Uraniul este un element chimic în industria energetică și militară
În orice moment, oamenii au încercat să găsească surse de energie extrem de eficiente și, în mod ideal, să creeze o așa-numită mașină cu mișcare perpetuă. Din păcate, imposibilitatea existenței sale a fost teoretic dovedită și fundamentată încă din secolul al XIX-lea, dar oamenii de știință nu și-au pierdut niciodată speranța de a realiza visul unui fel de dispozitiv care ar fi capabil să producă o cantitate mare de energie „curată” pentru o perioadă foarte mare de timp. mult timp.
Parțial, acest lucru a fost realizat odată cu descoperirea unei substanțe precum uraniul. Un element chimic cu acest nume a stat la baza dezvoltării reactoarelor nucleare, care în vremea noastră furnizează energie orașelor întregi, submarinelor, navelor polare și așa mai departe. Adevărat, energia lor nu poate fi numită „curată”, dar în ultimii ani multe companii au dezvoltat „baterii atomice” compacte pe bază de tritiu pentru vânzare pe scară largă - nu au piese mobile și sunt sigure pentru sănătate.
Cu toate acestea, în acest articol vom analiza în detaliu istoria descoperirii unui element chimicnumit uraniu și reacția de fisiune a nucleelor sale.
Definiție
Uraniul este un element chimic care are numărul atomic 92 în tabelul periodic al lui Mendeleev. Masa sa atomică este de 238 029. Este desemnată prin simbolul U. În condiții normale, este un metal argintiu dens, greu. Dacă vorbim despre radioactivitatea sa, atunci uraniul însuși este un element cu radioactivitate slabă. De asemenea, nu conține izotopi complet stabili. Iar cel mai stabil dintre izotopii existenți este uraniul-338.
Ne-am dat seama ce este acest element și acum să ne uităm la istoria descoperirii sale.
Istorie
O astfel de substanță precum oxidul de uraniu natural este cunoscută oamenilor din cele mai vechi timpuri, iar meșterii antici o foloseau pentru a face glazură, care a fost folosită pentru a acoperi diferite ceramice pentru rezistența la apă a vaselor și a altor produse, precum și a acestora. decorațiuni.
Anul 1789 a fost o dată importantă în istoria descoperirii acestui element chimic. Atunci chimistul și de origine germană Martin Klaproth a reușit să obțină primul uraniu metalic. Și noul element și-a primit numele în onoarea planetei descoperite cu opt ani mai devreme.
De aproape 50 de ani, uraniul obținut atunci a fost considerat un metal pur, totuși, în 1840, un chimist din Franța, Eugene-Melchior Peligot, a reușit să demonstreze că materialul obținut de Klaproth, în ciuda semnelor externe adecvate, nu era deloc un metal, ci oxid de uraniu. Puțin mai târziu, același Peligo a primituraniul real este un metal gri foarte greu. Atunci a fost determinată pentru prima dată greutatea atomică a unei substanțe precum uraniul. Elementul chimic în 1874 a fost plasat de Dmitri Mendeleev în faimosul său tabel periodic al elementelor, iar Mendeleev a dublat greutatea atomică a substanței de două ori. Și numai 12 ani mai târziu, s-a dovedit experimental că marele chimist nu s-a înșelat în calculele sale.
Radioactivitate
Dar interesul cu adevărat larg răspândit pentru acest element în comunitatea științifică a început în 1896, când Becquerel a descoperit faptul că uraniul emite raze care au fost numite după cercetător - raze Becquerel. Mai târziu, unul dintre cei mai cunoscuți oameni de știință din acest domeniu, Marie Curie, a numit acest fenomen radioactivitate.
Următoarea dată importantă în studiul uraniului este considerată a fi 1899: atunci Rutherford a descoperit că radiația uraniului este neomogenă și este împărțită în două tipuri - razele alfa și beta. Iar un an mai târziu, Paul Villar (Villard) a descoperit al treilea, ultimul tip de radiație radioactivă cunoscut astăzi de noi - așa-numitele raze gamma.
Șapte ani mai târziu, în 1906, Rutherford, pe baza teoriei sale despre radioactivitate, a efectuat primele experimente, al căror scop era determinarea vârstei diferitelor minerale. Aceste studii au pus bazele, printre altele, pentru formarea teoriei și practicii analizei radiocarbonului.
Fisiunea nucleelor de uraniu
Dar, poate, cea mai importantă descoperire, datorită căreiaexploatarea pe scară largă și îmbogățirea uraniului în scopuri pașnice și militare este procesul de fisiune a nucleelor de uraniu. S-a întâmplat în 1938, descoperirea a fost făcută de fizicienii germani Otto Hahn și Fritz Strassmann. Mai târziu, această teorie a primit confirmare științifică în lucrările mai multor fizicieni germani.
Esența mecanismului pe care l-au descoperit a fost următoarea: dacă iradiezi nucleul izotopului de uraniu-235 cu un neutron, atunci, captând un neutron liber, acesta începe să se divizeze. Și, după cum știm cu toții acum, acest proces este însoțit de eliberarea unei cantități enorme de energie. Acest lucru se întâmplă în principal datorită energiei cinetice a radiației în sine și a fragmentelor de nucleu. Deci acum știm cum are loc fisiunea uraniului.
Descoperirea acestui mecanism și a rezultatelor acestuia este punctul de plecare pentru utilizarea uraniului atât în scopuri pașnice, cât și în scopuri militare.
Dacă vorbim despre utilizarea sa în scopuri militare, atunci pentru prima dată teoria conform căreia este posibil să se creeze condiții pentru un astfel de proces, cum ar fi o reacție continuă de fisiune a nucleului de uraniu (deoarece este nevoie de energie uriașă pentru a detona o bombă nucleară) a fost demonstrată de fizicienii sovietici Zeldovich și Khariton. Dar pentru a crea o astfel de reacție, uraniul trebuie să fie îmbogățit, deoarece în starea sa normală nu are proprietățile necesare.
Ne-am familiarizat cu istoria acestui element, acum ne vom da seama unde este folosit.
Utilizări și tipuri de izotopi de uraniu
După descoperirea unui astfel de proces precum reacția de fisiune în lanț a uraniului, fizicienii s-au confruntat cu întrebarea unde să-l folosească?
În prezent, există două domenii principale în care sunt utilizați izotopii de uraniu. Aceasta este o industrie și o armată pașnică (sau energetică). Atât primul, cât și al doilea folosesc reacția de fisiune nucleară a izotopului uraniu-235, doar puterea de ieșire diferă. Mai simplu spus, într-un reactor nuclear, nu este nevoie să se creeze și să se mențină acest proces cu aceeași putere care este necesară pentru a efectua explozia unei bombe nucleare.
Așadar, au fost enumerate principalele industrii în care este utilizată reacția de fisiune a uraniului.
Dar obținerea izotopului de uraniu-235 este o sarcină tehnologică extrem de complexă și costisitoare și nu orice stat își poate permite să construiască centrale de îmbogățire. De exemplu, pentru a obține douăzeci de tone de combustibil uraniu, în care conținutul de izotop de uraniu 235 va fi de la 3-5%, va fi necesară îmbogățirea a peste 153 de tone de uraniu natural, „brut”.
Izotopul de uraniu-238 este folosit în principal în proiectarea armelor nucleare pentru a le crește puterea. De asemenea, atunci când captează un neutron, urmat de un proces de descompunere beta, acest izotop se poate transforma în cele din urmă în plutoniu-239 - un combustibil comun pentru majoritatea reactoarelor nucleare moderne.
În ciuda tuturor deficiențelor unor astfel de reactoare (cost ridicat, complexitate a întreținerii, pericol de accident), funcționarea lor se amortizează foarte repede și produc incomparabil mai multă energie decât centralele termice sau hidroelectrice clasice.
De asemenea, reacția de fisiune a nucleului de uraniu a făcut posibilă crearea de arme nucleare de distrugere în masă. Se distinge prin puterea sa enormă, relativăcompactitatea și faptul că este capabil să facă suprafețe mari de teren improprii locuirii umane. Adevărat, armele atomice moderne folosesc plutoniu, nu uraniu.
Uraniu sărăcit
Există, de asemenea, o varietate de uraniu ca sărăcirea. Are un nivel foarte scăzut de radioactivitate, ceea ce înseamnă că nu este periculos pentru oameni. Este folosit din nou în sfera militară, de exemplu, se adaugă la armura tancului american Abrams pentru a-i oferi o putere suplimentară. În plus, în aproape toate armatele de în altă tehnologie puteți găsi diverse obuze cu uraniu sărăcit. Pe lângă masa lor mare, au o altă proprietate foarte interesantă - după distrugerea proiectilului, fragmentele acestuia și praful de metal se aprind spontan. Și apropo, pentru prima dată un astfel de proiectil a fost folosit în timpul celui de-al Doilea Război Mondial. După cum putem vedea, uraniul este un element care a fost folosit în diverse domenii ale activității umane.
Concluzie
Conform prognozelor oamenilor de știință, în jurul anului 2030, toate zăcămintele mari de uraniu vor fi complet epuizate, după care va începe dezvoltarea straturilor sale greu accesibile, iar prețul va crește. Apropo, minereul de uraniu în sine este absolut inofensiv pentru oameni - unii mineri lucrează la extracția lui de generații. Acum am aflat istoria descoperirii acestui element chimic și cum este utilizată reacția de fisiune a nucleelor sale.
Apropo, se știe un fapt interesant - compușii de uraniu au fost folosiți de mult timp ca vopsele pentru porțelan șisticlă (așa-numita sticlă cu uraniu) până în anii 1950.
