אורניום
|
|||||
| 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 ואלס | 186 pm | ||||
| סידור אלקטרונים ברמות אנרגיה | 2,8,18,32,21,9,2 | ||||
| תכונות פיזיקליות | |||||
| מצב צבירה בטמפ' החדר | מוצק | ||||
| טמפרטורת התכה | 1405.15K (1132°C) | ||||
| טמפרטורת רתיחה | 4091.15K (3818°C) | ||||
| מהירות הקול | 3155 מטר לשנייה ב293.15K | ||||
| 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 | ||||
| אנרגיית יינון שנייה | 1420 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 0.71%, הוא חומר בקיע, שבריכוז מספיק יכול לקיים תגובת שרשרת גרעינית. לכן משתמשים באורניום שמועשר באיזוטופ זה בכורים גרעיניים ובנשק גרעיני. שאריות העשרת האורניום לתעשייה הגרעינית, ולעתים חלק מן הפסולת הנוצרת בכורים גרעיניים נקראים אורניום מדולדל. גם האיזוטופ המלאכותי אורניום 233 שמסונתז מתוריום הוא חומר בקיע, ומשמש לעתים 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.
- בטא- יציב מ־667.7 C עד ל־774.8°C
- גמא - מ־774.8°C
[עריכה] גילוי האורניום
האורניום זוהה 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 שזוהה, 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 זוהה 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 זיהוי האורניום היו בטוחים הכימאים כי אי אפשר לשנות יסוד מסוים ליסוד אחר. כיום השינוי התברר כאפשרי, ויש אטומים שדועכים לאיטם ליסודות אחרים או איזוטופים אחרים, בשל חוסר יציבות אנרגטית בגרעין שלהם. אחד מהם הוא אורניום, הדועך, בהדרגה, לעופרת, שגרעינו הוא היציב ביותר (ראה סדרה רדיואקטיבית). בתהליך ההתפרקות נפלטים מגרעין האטום חלקיקים (אלפא או בטא) וקרינה (גמא), והם הופכים יציבים יותר. חומרים הפעילים רדיואקטיבית, ופולטים חלקיקים וקרינה, נקראים חומרים רדיואקטיביים.
[עריכה] איזוטופים
ידועים כשלושים איזוטופים שונים של אורניום. עם זאת, רובם המוחלט סינתטי (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, מוליכות 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, איזוטופים 235 ו-233, הם חומרים בקיעים שיכולים ליצור תגובת שרשרת. שוני פיזי נוסף, הוא בזמן מחצית החיים של האיזוטופ.
לאורניום שישה איזוטופים עיקריים:
| איזוטופ | הערות | זמן מחצית חיים |
|---|---|---|
| U232 | סינתטי (לא קיים בטבע). תוצר לוואי של ייצור האורניום 233. | 68.9 y |
| U233 | סינתטי. תוצר שרשרת דעיכה של היסוד תוריום 232 (לאחר הפגזה בנייטרונים). 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
אורניום-238 סייע למדענים לגלות את גיל כדור הארץ. היות שזמן מחצית החיים שלו ארוך מאוד, שאריותיו נמצאות זמן רב ולכן אפשר להשתמש בו לתיארוך אירועים עתיקים מאוד.
[עריכה] ראו גם
| הטבלה המחזורית | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H | He | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Li | Be | B | C | N | O | F | Ne | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Na | Mg | Al | Si | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| K | Ca | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Ni | Cu | Zn | Ga | Ge | As | Se | Br | Kr | |||||||||||||||||||||||||
| Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | Cd | In | Sn | Sb | Te | I | Xe | |||||||||||||||||||||||||
| Cs | Ba | La | Ce | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Gd | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | Hf | Ta | W | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | At | Rn | |||||||||||
| Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Uut | Uuq | Uup | Uuh | Uus | Uuo | |||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
