ما هو العنصر 92 في الجدول الدوري
ما هو العنصر رقم 92 في الجدول الدوري
يعد
اليورانيوم هو العنصر رقم 92
ضمن
تصنيف العناصر في الجدول الدوري
، ففي العصور الوسطى ظهر معدن البتشبلند (أكسيد اليورانيوم U 3 O 8 ) أحيانًا في مناجم الفضة وفي عام 1789 قام مارتن هاينريش كلابروث من برلين بالتحقيق فيه، فقام بإذابته في حمض النيتريكم وترسب مركبًا أصفر عندما تم تحييد المحلول، لقد أدرك أنه أكسيد عنصر جديد وحاول إنتاج المعدن نفسه عن طريق تسخين الراسب بالفحم لكنه فشل.[1]
كان على يوجين بيليجوت في باريس عزل العينة الأولى من معدن اليورانيوم الذي صنعه عام 1841 عن طريق تسخين رابع كلوريد اليورانيوم بالبوتاسيوم، وقد تم اكتشاف أن اليورانيوم كان مشعًا فقط في عام 1896 عندما ترك هنري بيكريل في باريس عينة من اليورانيوم فوق لوحة فوتوغرافية غير مكشوفة، فتسبب ذلك في أن يصبح هذا غائمًا واستنتج أن اليورانيوم يطلق أشعة غير مرئية، وتم اكتشاف النشاط الاشعاعي.
معلومات عن اليورانيوم
اليورانيوم هو عنصر كيميائي معدني أبيض فضي في الجدول الدوري برقم ذري 92، ويتم تعيين الرمز الكيميائي له، وتحتوي ذرة اليورانيوم على 92 بروتونًا و 92 إلكترونًا منها 6 إلكترونات تكافؤ، ولليورانيوم الوزن الذري الأعلى لجميع العناصر الطبيعية.
يتواجد اليورانيوم بشكل طبيعي بتركيزات منخفضة في التربة والصخور والمياه، ويتم استخراجه تجارياً من المعادن الحاملة لليورانيوم مثل اليورانيوم، يمكن استخراج خام اليورانيوم من الحفر المفتوحة أو الحفريات تحت الأرض، ويمكن بعد ذلك تكسير الخام ومعالجته في مطحنة لفصل اليورانيوم الثمين عن الخام.
يمكن أيضًا إذابة اليورانيوم مباشرةً من رواسب الخام الموجودة في الأرض وضخه إلى السطح، ويتم تخزين اليورانيوم المستخرج من الأرض ومعالجته وبيعه كمركز أكسيد اليورانيوم (U 3 O 8 ).
تم
اكتشاف اليورانيوم
في عام 1789 من قبل مارتن كلابروث الكيميائي الألماني الذي عزل أكسيد اليورانيوم أثناء تحليل عينات البتشبلند من مناجم الفضة يواكيمثال في مملكة بوهيميا السابقة الواقعة في جمهورية التشيك الحالية، وأطلق على اكتشافه اسم “أوران” نسبة إلى كوكب أورانوس.
لسنوات عديدة تم استخدام اليورانيوم في المقام الأول كملون لتزجيج السيراميك وللتلوين في التصوير الفوتوغرافي المبكر، لم يتم التعرف على خصائصه المشعة حتى عام 1866، ولم تتجلى إمكانية استخدامه كمصدر للطاقة حتى منتصف القرن العشرين ويستخدم اليورانيوم الآن لتشغيل المفاعلات النووية التجارية التي تنتج الكهرباء وإنتاج النظائر المستخدمة للأغراض الطبية والصناعية والدفاعية في جميع أنحاء العالم.
يتواجد اليورانيوم بشكل طبيعي في العديد من المعادن مثل اليورانيت (البتشبلند) والبرانريت والكاروت، يوجد أيضًا في صخور الفوسفات ورمال المونازيت ويبلغ الإنتاج العالمي من اليورانيوم حوالي 41000 طن سنويًا، ويتم تحويل اليورانيوم المستخلص إلى أكسيد نقي يعرف باسم الكعكة الصفراء، حيث يمكن تحضير فلز اليورانيوم باختزال هاليدات اليورانيوم باستخدام معادن المجموعة 1 أو المجموعة 2 أو باختزال أكاسيد اليورانيوم بالكالسيوم أو الألومنيوم.[2]
استخدامات عنصر اليورانيوم
يعتبر اليورانيوم عنصر من العناصر الهامة في الجدول الدوري التي يكون لها عدة استخدامات كثيرة، منها:
- اليورانيوم عنصر مهم للغاية لأنه يزودنا بالوقود النووي المستخدم لتوليد الكهرباء في محطات الطاقة النووية.
- هي أيضًا المادة الرئيسية التي تتكون منها عناصر اصطناعية أخرى عبر اليورانيوم.
- اليورانيوم 235 هو الوقود الانشطاري الوحيد الذي يحدث بشكل طبيعي (وقود يمكنه تحمل سلسلة من التفاعلات).
- يتم تخصيب وقود اليورانيوم المستخدم في المفاعلات النووية باليورانيوم 235.
- يتم التحكم في التفاعل المتسلسل بعناية باستخدام مواد ماصة للنيوترونات.
- تُستخدم الحرارة المتولدة من الوقود لتكوين بخار لتشغيل التوربينات وتوليد الطاقة الكهربائية.
- في مفاعل التوليد يلتقط اليورانيوم 238 النيوترونات ويخضع لاضمحلال بيتا السلبي ليصبح بلوتونيوم 239.
- يمكن أن يحافظ هذا العنصر الاصطناعي القابل للانشطار أيضًا على تفاعل متسلسل.
- يستخدم الجيش اليورانيوم لتشغيل الغواصات النووية والأسلحة النووية.
- اليورانيوم المستنفد هو اليورانيوم الذي يحتوي على يورانيوم -235 أقل بكثير من اليورانيوم الطبيعي، فهو أقل نشاطًا إشعاعيًا من اليورانيوم الطبيعي.
- هو معدن كثيف يمكن استخدامه كصابورة للسفن وأثقال موازنة للطائرات.
- يستخدم في الذخيرة والدروع.[3]
- استخدام اليورانيوم كعوامل تلوين في زجاج السيراميك والزجاج في روما القديمة وفي العصور الوسطى مما أدى إلى إنتاج درجات اللون البرتقالي والأحمر إلى الأصفر الليموني.
- تم استخدامه مؤخرًا كطلاء برتقالي في أطباق فيستاوير المعاصرة ولكن تم إيقافه لاحقًا لأسباب صحية.
- يتميز اليورانيوم 235 بكونه النظير الانشطاري الوحيد الذي يحدث بشكل طبيعي، هذا يعني أنه يمكن تقسيمها إلى جزأين أو ثلاث أجزاء ( نواتج انشطارية ) بواسطة النيوترونات الحرارية.
- اليورانيوم 238 قابل للانشطار بالنيوترونات السريعة، وهو خصب، مما يعني أنه يمكن تحويله إلى بلوتونيوم 239 قابل للانشطار في مفاعل نووي.
- يمكن إنتاج نظير انشطاري آخر وهو اليورانيوم -233 من الثوريوم الطبيعي وهو مهم أيضًا في التكنولوجيا النووية.
- يستخدم اليورانيوم المستنفد ( 238 يو) (اليورانيوم المستنفد -235) في اختراق الدروع المتوازنة وكطلاء للدروع .
- وتوجد استخدامات جديدة لليورانيوم المستنفد أي اليورانيوم بنسبة 235تم تخفيض U إلى حوالي 0.2%، حيث يستخدم اليورانيوم في أجهزة التوجيه بالقصور الذاتي، والبوصلة الجيروسكوبية، وأثقال موازنة لأسطح التحكم في الطائرات، وكوابح لمركبات إعادة دخول الصواريخ، وكمواد واقية.
- يستخدم معدن اليورانيوم لأهداف الأشعة السينية لإنتاج أشعة سينية عالية الطاقة، حيث تم استخدام النترات مرة واحدة كمسحوق للتصوير الفوتوغرافي.
- كما تم استخدام أملاح اليورانيوم في إنتاج الزجاج الأصفر “الفازلين” والطلاء الزجاجي.[4]
الخصائص الفيزيائية لعنصر اليورانيوم
هناك عدة خصائص يتميز بها عنصر اليورانيوم، وتلك الخصائص هي:
-
التركيز
:
يحتل اليورانيوم المرتبة 48 بين أكثر العناصر وفرة في صخور القشرة الطبيعية.
-
الكثافة
:
اليورانيوم كثيف جدا، عند حوالي 19 جرامًا لكل سنتيمتر مكعب تكون كثافته 1.67 مرة أكثر من الرصاص.
-
نقطة الانصهار
:
يذوب اليورانيوم عند حوالي 3818 درجة مئوية (حوالي 6904 درجة فهرنهايت).
خصائص نظائر اليورانيوم
-
اليورانيوم الطبيعي
:
يحتوي على 238 يو بتركيز 99.27 %، 235 يو بتركيز 0.711 % وقليل جدًا 234 وحدة .
-
يورانيوم منخفض التخصيب
:
يحتوي على تركيز 235 يو بين 0.711% و 20%، ويستخدم معظم وقود المفاعلات التجارية يورانيوم منخفض التخصيب (LEU) مخصب بنسبة تتراوح بين 3% و 5%.
-
يورانيوم عالي التخصيب
:
يحتوي على تركيز 235 يو أكبر من 20%، ويستخدم اليورانيوم عالي التخصيب (HEU) في مفاعلات الدفع البحري والأسلحة النووية وفي بعض مفاعلات الأبحاث.
-
اليورانيوم المستنفد
:
يحتوي على 235 يو بتركيز 0.711% أو أقل، ويعد منتج مشترك لعملية التخصيب.[2]
مخاطر عنصر اليورانيوم
اليورانيوم ومركباته شديدة السمية، من الناحيتين الكيميائية والإشعاعية، فهو فلز مقسم ناعم، وكونه قابل للاشتعال يشكل خطرًا على نشوب حريق، ففي الطبيعة يشكل مجمعات كربونات عالية الذوبان عند درجة الحموضة القلوية وهذا يؤدي إلى زيادة في حركة وإتاحة اليورانيوم للمياه الجوفية والتربة من مستودعات النفايات النووية مما يؤدي إلى مخاطر صحية.
ويتطلب العمل مع اليورانيوم معرفة أقصى تركيزات مسموح بها يمكن استنشاقها أو ابتلاعها، ففي الآونة الأخيرة أصبح الوجود الطبيعي لليورانيوم في العديد من أنواع التربة مصدر قلق لأصحاب المنازل بسبب توليد غاز الرادون المشع خاصة في الأماكن الضيقة ذات الدورة الدموية المنخفضة مثل الأقبية.[4]