¿Cuál es la estructura de un átomo de uranio?

Escrito por debra durkee | Traducido por jane doe
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¿Cuál es la estructura de un átomo de uranio?
¿Cuáles son las causas por las que el uranio es tan peligroso? (radioactivité image by Danielle Bonardelle from Fotolia.com)

Cuando la mayoría de las personas escuchan la palabra "uranio", lo primero en lo que piensan es a menudo en las aplicaciones militares y las bombas atómicas. Pero, ¿qué hay exactamente en la estructura del uranio que lo hace tan peligroso?

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Descripción física

El uranio está identificado por el símbolo "U" en la tabla periódica de elementos. Es parte de la serie actínida de la tabla que se presenta a lo largo de la parte inferior de los otros elementos. El uranio tiene un número atómico de 92, lo que significa que tiene 92 protones. También hay 92 electrones orbitando el núcleo del elemento, incluyendo 6 electrones para valencias (los electrones para valencias son aquellos en la órbita más externa, o caparazón, del átomo). El número de neutrones en el uranio varía y puede ser cualquier número desde 141 hasta 146. Los más comunes son 143 y 146. El metal de uranio es de color metálico plateado, y puede reaccionar con el aire para crear una capa de óxido negro. Luego del refinado, el color cambia a un plateado blanco. El uranio es más blando que el acero, pero también es uno de los metales más densos, casi tanto como el oro. El radio atómico del uranio (definido como el ancho del átomo en sí mismo) es de 138,5 pm (un picometro es una trillonésima de metro). El uranio se derrite a 2070 grados Fahrenheit (1132°C), y hierve a 7468 grados Fahrenheit (4131°C).

Isótopos

Un isótopo de uranio se define según el número de neutrones en el átomo (el número de protones y electrones permanece igual). Ninguno de los isótopos del uranio son estables, lo que significa que pueden ser todos destruidos por el proceso de desintegración radioactiva (el proceso de pérdida de energía a través de la emisión de radiación). El uranio-234 es uno de los isótopos que ocurren en la naturaleza y es creado luego de la desintegración del uranio-238. Sin embargo, existe en cantidades mucho más pequeñas debido al ritmo de desintegración; el 234 se desintegra mucho más rápidamente que el 238. El uranio 235, otro isótopo de ocurrencia natural, es un fisible. Los fisibles son capaces de crear y a menudo mantener las reacciones en cadena de la fisión nuclear. Este es el isótopo que se usa en reactores nucleares y armas nucleares, capaz de generar vastas cantidades de energía. Menos del 1 por ciento del uranio natural forma este isótopo, y para recoger suficiente para alimentar estas armas y plantas energéticas, el uranio debe ser producido artificialmente. El uranio-236 es un producto del 235, creado cuando la fisión no ocurre y el átomo emite radiación gamma que resula en la creación del nuevo isótopo. El uranio-238 es el isótopo de mayor ocurrencia en la naturaleza y también se lo usa en reaciones nucleares. Cuando se lo golpea con neutrones, el átomo se convierte en uranio-239, que es muy inestable. En menos de 25 minutos el uranio-239 se desintegra y forma neptunio-239, que luego forma plutonio-239. El plutonio-239 es un componente común tanto en reactores nucleares como en armas.

Historia

El descubrimiento del uranio se atribuye a Martin Heinrich Klaproth, un químico alemán nacido en 1743. Un boticario que trabajó en farmacias a través de Alemania, fue instrumental en la revolución de los desarrollos de la mineralogía y la química analítica. En 1789, descubrió el primer átomo de uranio, en pechblenda (ahora conocida como uraninita, el mineral que produce uranio). No se aisló una muestra de uranio hasta 1841, por el químico francés Eugene-Melchior Peligot. Originalmente, se creía que el uranio existía como polvo negro, pero con el trabajo de Peligot, descubrió el metal plateado que se reconoce hoy como uranio. Fue otro científico francés quien descubrió las propiedades radioactivas del uranio. Henri Becquerel ganó el Premio Nobel en 1903 por sus descubrimientos acerca de la radioactividad, un premio que fue compartido con Pierre y Marie Curie. Su descubrimiento llegó en 1896, cuando estaba experimentando con las propiedades fosforecentes del uranio. En 1934, los trabajos investigando las posibilidades del uranio como tanto una fuente energética y un arma comenzaron en serio. El científico italiano Enrico Fermi (otro ganador del Premio Nobel por su trabajo con la radiaoctividad) fue instrumental en la creación del trabajo base para los primeros reactores nuecleares. El Proyecto Manhattan comenzó en 1939, explorando aún más las propiedades de la radiación y jugando un rol monumental en la carrera armamentista que ocurrió alrededor de la Segunda Guerra Mundial, a medida que los países competían para ser el primero en controlar el poder de las armas nucleares.

Usos civiles

El uranio es un valioso recurso en términos de su producción energética. Debido a que varios de sus isótopos pueden usarse en reacciones de fisión que crean una asombrosa cantidad de energía, se ha visto como una fuente energética viable. El primer reactor nuclear fue construido en 1951, cuando se usó por primera vez para alimentar 4 bombillas. Más tarde, se convirtió en la primera planta en proveer energía para sustentar toda una ciudad. Ahora, un kilo de uranio puede producir la misma cantidad de energía que 1.500 toneladas de carbón. Antes de que se descubriesen los peligros del uranio, fue un componente en muchos otros procesos. En el Medioevo, el compuesto conocido como pechblenda (el compuesto en el que fue descubierto el uranio) se usaba en la industria de confección de vidrio como colorante para crear un tono verde amarillento en vidrios y cerámicas. Las tinturas creadas a partir del uranio también se ha usado en la confección de cueros. También se ha usado en prótesis dentales y en tempranos procesos fotográficos.

Encontrar uranio

El uranio es más común en la naturaleza que el estaño y el mercurio, y puede encontrarse en cantidades limitadas en toda roca y suelo. Siempre se encuentra en combinación con otros elementos, y se lo puede hallar combinado con un gran número de otros elementos. Mientras que hay formas de uranio que ocurren naturalmente, para obtener una forma trabajable de uranio, primero debe ser extraído de los minerales con los que forma conexiones, y a menudo atravesar un proceso de enriquecimiento en donde los isótopos necesarios para el producto final son creados. La forma de uranio creada mediante el proceso de enriquecimiento es uranio-235. Aproximadamente el 25 por ciento del uranio de minas es producido en Canadá, con Australia y Kazajstán también produciendo grandes cantidades.

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