Oltre all' arsenico, qual è il metallo più abbondante dell' uranio?
doc-16695
L' uranio è più abbondante dell' antimonio, dello stagno, del cadmio, del mercurio o dell' argento ed è abbondante come l' arsenico o il molibdeno. L' uranio si trova in centinaia di minerali, tra cui uraninite (il minerale di uranio più comune), carnotite, autunite, uranofano, torbernite e feretro. Concentrazioni significative di uranio si verificano in alcune sostanze come i depositi di fosfati e minerali come la lignite e le sabbie monazite in minerali ricchi di uranio (si recupera commercialmente da fonti con appena lo 0,1% di uranio).
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doc-16687
La scoperta e l' isolamento del radio nel minerale di uranio (pitchblende) da parte di Marie Curie ha innescato lo sviluppo dell' estrazione dell' uranio per estrarre il radio, che è stato utilizzato per realizzare pitture scure per quadranti di orologi e aerei. Ciò ha lasciato una quantità prodigiosa di uranio come prodotto di scarto, poiché occorrono tre tonnellate di uranio per estrarre un grammo di radio. Questo prodotto di scarto è stato deviato verso l' industria delle vetrate, rendendo le velature all' uranio molto economiche e abbondanti. Oltre ai vetri di ceramica, smalti di uranio piastrelle rappresentavano la maggior parte dell' uso, tra cui comuni piastrelle bagno e cucina che può essere prodotto in verde, giallo, malva, nero, blu, blu, rosso e altri colori.
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doc-16686
L' uranio impoverito è anche utilizzato come materiale di protezione in alcuni contenitori utilizzati per immagazzinare e trasportare materiali radioattivi. Mentre il metallo stesso è radioattivo, la sua alta densità lo rende più efficace del piombo nell' arrestare le radiazioni provenienti da sorgenti forti come il radio. Altri usi dell' uranio impoverito comprendono i contrappesi per le superfici di controllo degli aeromobili, come zavorra per i veicoli missilistici di rientro e come materiale schermante. A causa della sua alta densità, questo materiale si trova nei sistemi di guida inerziale e nelle bussole giroscopiche. L' uranio impoverito è preferito rispetto ai metalli altrettanto densi per la sua capacità di essere facilmente lavorabile e fuso, nonché per il suo costo relativamente basso. Il rischio principale di esposizione all' uranio impoverito è l' avvelenamento chimico causato dall' ossido di uranio piuttosto che dalla radioattività (l' uranio è solo un debole emettitore alfa).
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doc-16713
L' uranio metallo riscaldato a 250-300 °C (482-572 °F) reagisce con l' idrogeno formando l' idruro di uranio. Temperature ancora più elevate rimuoveranno reversibilmente l' idrogeno. Questa proprietà rende gli idruri di uranio materiali di partenza comodi per creare polvere reattiva di uranio insieme a vari composti di carburo, nitruro e alogenuro di uranio. Esistono due modificazioni cristalline dell' idruro di uranio: una forma ottenuta a basse temperature e una forma che si crea quando la temperatura di formazione è superiore a 250 °C.
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doc-16719
L' uranio metallico reagisce con quasi tutti gli elementi non metallici (ad eccezione dei gas nobili) e i loro composti, con reattività che aumenta con l' aumentare della temperatura. Gli acidi cloridrico e nitrico sciolgono l' uranio, ma gli acidi non ossidanti diversi dall' acido cloridrico attaccano l' elemento molto lentamente. Quando finemente diviso, può reagire con acqua fredda; in aria, il metallo uranio diventa rivestito con uno strato scuro di ossido di uranio. L' uranio nei minerali viene estratto chimicamente e convertito in biossido di uranio o in altre forme chimiche utilizzabili nell' industria.
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doc-16718
L' uranio è un elemento chimico con simbolo U e numero atomico 92. È un metallo bianco-argento nella serie attinidi della tavola periodica. Un atomo di uranio ha 92 protoni e 92 elettroni, di cui 6 sono elettroni di valenza. L' uranio è debolmente radioattivo perché tutti i suoi isotopi sono instabili (con metà della vita dei sei isotopi naturalmente noti, da uranio-233 a uranio-238, con variazioni tra 69 anni e 4,5 miliardi di anni). Gli isotopi più comuni dell' uranio sono l' uranio-238 (che ha 146 neutroni e rappresenta quasi il 99,3% dell' uranio presente in natura) e l' uranio-235 (che ha 143 neutroni, pari allo 0,7% dell' elemento trovato naturalmente). L' uranio ha il secondo più alto peso atomico degli elementi primordialmente presenti, più leggero solo del plutonio. La sua densità è di circa il 70% superiore a quella del piombo, ma leggermente inferiore a quella dell' oro o del tungsteno. Si presenta naturalmente in basse concentrazioni di poche parti per milione nel suolo, nella roccia e nell' acqua ed è estratto commercialmente da minerali contenenti uranio come l' uraninite.
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doc-16723
La concentrazione media di uranio nella crosta terrestre è (a seconda del riferimento) 2-4 parti per milione, o circa 40 volte più abbondante dell' argento. Si calcola che la crosta terrestre dalla superficie fino a 25 km (15 miglia) verso il basso contenga 1017 kg (2×1017 libbre) di uranio, mentre gli oceani possono contenere 1013 kg (2×1013 libbre). La concentrazione di uranio nel suolo varia da 0,7 a 11 parti per milione (fino a 15 parti per milione nei terreni agricoli a causa dell' uso di fertilizzanti fosfatici) e la sua concentrazione nell' acqua di mare è di 3 parti per miliardo.
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doc-16703
L' uranio è usato come colorante nel vetro d' uranio che produce sfumature dal rosso-arancio al giallo limone. È stato utilizzato anche per colorare e ombreggiare nelle prime riprese fotografiche. La scoperta dell' uranio nella pece minerale del 1789 è accreditata a Martin Heinrich Klaproth, che ha chiamato il nuovo elemento dopo il pianeta Urano. Eugène-Melchior Péligot fu la prima persona ad isolare il metallo e le sue proprietà radioattive furono scoperte nel 1896 da Henri Becquerel. Ricerche di Otto Hahn, Lise Meitner, Enrico Fermi e altri, come J. Robert Oppenheimer a partire dal 1934, ne portarono l' uso come combustibile nell' industria nucleare e in Little Boy, la prima arma nucleare utilizzata in guerra. La conseguente corsa agli armamenti durante la guerra fredda tra gli Stati Uniti e l' Unione Sovietica ha prodotto decine di migliaia di armi nucleari che hanno utilizzato uranio metallico e plutonio-239 derivato dall' uranio. La sicurezza di tali armi e del loro materiale fissile dopo la dissoluzione dell' Unione Sovietica nel 1991 è una preoccupazione costante per la salute e la sicurezza pubblica. Cfr.
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doc-16697
Si stima che altre 4,6 miliardi di tonnellate di uranio si trovino in acqua di mare (gli scienziati giapponesi negli anni' 80 hanno dimostrato che l' estrazione dell' uranio dall' acqua di mare mediante scambiatori di ioni era tecnicamente fattibile). Ci sono stati esperimenti per estrarre l' uranio dall' acqua di mare, ma la resa è stata bassa a causa del carbonato presente nell' acqua. Nel 2012, i ricercatori ORNL hanno annunciato il successo dello sviluppo di un nuovo materiale assorbente chiamato HiCap che effettua la ritenzione superficiale di molecole, atomi o ioni solidi o gassosi e rimuove efficacemente dall' acqua i metalli tossici, secondo i risultati verificati dai ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory.
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doc-16694
Le interazioni degli anioni carbonati con l' uranio (VI) fanno sì che il diagramma di Pourbaix cambi notevolmente quando il mezzo viene cambiato dall' acqua a una soluzione contenente carbonato. Mentre la grande maggioranza dei carbonati sono insolubili in acqua (studenti spesso insegnano che tutti i carbonati diversi da quelli di metalli alcalini sono insolubili in acqua), i carbonati di uranio sono spesso solubili in acqua. Questo perché un catione U (VI) è in grado di unire due ossidi terminali e tre o più carbonati per formare complessi anionici.
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doc-16702
Il 2 dicembre 1942, nell' ambito del Progetto Manhattan, un altro team guidato da Enrico Fermi fu in grado di avviare la prima reazione a catena nucleare artificiale autosufficiente, Chicago Pile-1. Lavorando in un laboratorio sotto gli stand di Stagg Field presso l' Università di Chicago, il team ha creato le condizioni necessarie per una tale reazione mettendo insieme 400 tonnellate corte (360 tonnellate metriche) di grafite, 58 tonnellate corte (53 tonnellate metriche) di ossido di uranio e sei tonnellate corte (5,5 tonnellate metriche) di metallo di uranio, la maggior parte delle quali è stata fornita da Westinghouse Lamp Plant in un processo di produzione improvvisato.
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