92
U
Uranio
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N. atomico 92
Peso specifico 238,03 u.m.a
Punto di fusione 1132 °C
Attinide
Densità: 19,05 g/m3 a 25°C
Cenni storici
• L'uso dell'uranio, sotto forma del suo ossido, risale al 79 a.C ;
risalgono ad allora alcuni manufatti in ceramica colorati di giallo per
aggiunta dell'1% circa di ossido di uranio rinvenuti in scavi nella
zona di Napoli.
• L'uranio è stato scoperto nel 1789 dallo scienziato tedesco Martin
Heinrich Klaprot, che lo individuò in un campione di uraninite.
• L'elemento prese il nome dal pianeta Urano, che era stato scoperto
otto anni prima dell'elemento.
• L'uranio fu isolato come metallo nel 1841 da Eugène Pèligot ed è
del 1850 il primo impiego industriale dell'uranio nel vetro,
nel Regno Unito.
• La radioattività dell'uranio fu osservata per la prima volta dal
fisico francese Henri Becquerel nel 1896.
Diffusione
I minerali di uranio sono presenti in tutto il mondo(poco
abbondante ma largamente diffuso); in particolare, depositi di
pechblenda, il minerale più ricco di uranio, si trovano
principalmente in Canada, Repubblica democratica del Congo e
Stati Uniti. La maggior parte dell'uranio degli Stati Uniti deriva
dalla carnotite presente in Colorado, Utah, New Mexico, Arizona
e Wyoming.
Diffusione
In natura l'uranio non si trova allo stato libero, ma solo sotto
forma di ossido o sale complesso, in minerali come la
pechblenda (uraninite) e la carnotite. Si trova anche in altri 150
tipi di minerali .L'uranio puro è formato per più del 99%
dall'isotopo uranio 238, meno dell'1% dall'isotopo fissile uranio
235 e da tracce di uranio 234.
Forme cristalline
Esiste in tre diverse forme cristalline:
• In una forma stabile a temperatura ambiente
(ortorombica)
• Alla temperatura di 668 °C, in una forma
modificata, caratterizzata da densità
leggermente minore e da cristalli tetragonali,
duri e fragili.
• A 774 °C raggiunge la forma cubica a corpo
centrato, facilmente lavorabile e plastica, resa
stabile mediante l'aggiunta di piccole quantità
di molibdeno.
Aspetto macroscopico
Puro, si presenta come un metallo bianco-argenteo,
debolmente radioattivo e di poco più tenero dell‘acciaio.
È malleabile, duttile e debolmente paramagnetico ( forma
di magnetismo che alcuni materiali mostrano solo in presenza
di campi magnetici)
È un metallo molto denso (65% più denso del piombo);
esposto all‘aria si copre superficialmente di uno strato del
proprio ossido di U(IV), UO2
La forma metallica è piroforica, brucia cioè all'aria ad alta
temperatura innalzando ulteriormente la temperatura fino ad
alcune migliaia di °C e formando micro- e nanoparticelle dei
suoi ossidi (da qui ne deriva l’ uso in grande scale come
combustibile per i reattori nucleari).
Applicazioni civili
Nonostante la sua radioattività naturale, grazie al suo
elevato peso specifico, trova impiego come materiale
di zavorra e contrappesi di equilibratura in aerei,
elicotteri, e in alcune barche a vela da regata. A volte è
impiegato anche per costruire schermature di sorgenti
altamente radioattive.
Nel settore civile il principale
impiego dell'uranio è
l'alimentazione dei reattori
delle centrali elettronucleari,
dove è usato un uranio
arricchito al 3-4% di 235U.
Altre applicazioni
Viene utilizzato sotto forma di sali di uranio
nelle ceramiche e nei vetri, per colorare le prime e
impartire una fluorescenza gialla o verde ai secondi
Applicazioni militari
La principale applicazione militare dell'uranio è,
nella sua forma molto arricchita
nell'isotopo 235U, all'interno delle bombe
atomiche o come innesco per le bombe
termonucleari. La prima bomba
atomica con 235U, Little Boy, venne realizzata nel
contesto del Progetto Manhattan, durante gli
anni della seconda guerra mondiale e venne
sganciata nell'agosto del 1945 sulla
città giapponese di Hiroshima
Little boy
Estrazione uranio
• Il metodo classico di estrazione dell'uranio prevede che la
pechblenda venga triturata e mescolata con acido solforico
e nitrico. L'uranio si scioglie e forma il solfato di uranile,
mentre il radio e gli altri metalli del minerale vengono
precipitati come solfati. Aggiungendo idrossido di sodio, si
precipita il diuranato di sodio (Na2U2O7 · 6H2O), noto anche
come ossido giallo di uranio (yellow cake).
• Per ottenere l'uranio dalla carnotite, il minerale viene
finemente polverizzato e mescolato con soda e potassa
calde, che sciolgono l'uranio, il radio e il vanadio. Dopo aver
eliminato le sabbie inutili, il composto viene trattato con
acido solforico e cloruro di bario. Una soluzione caustica e
alcalina aggiunta al liquido precipita l'uranio e il radio in
forma concentrata.
Diuranato di sodio
Malattie uranio
L'avvelenamento da radiazione designa un insieme di
sintomi potenzialmente letali derivanti da un'esposizione dei
tessuti biologici di una parte considerevole del corpo umano ad
una forte dose di radiazioni ionizzanti.
L'avvelenamento si manifesta generalmente in una fase
prodromica non letale nei minuti o ore seguenti l'irradiazione.
Questa fase dura da qualche ora a qualche giorno e si manifesta
sovente con sintomi, quali diarrea, nausea, vomito,
anoressia, eritema. Segue un periodo di latenza, in cui il soggetto
appare in buone condizioni. Infine sopraggiunge la fase acuta
che si manifesta con una sintomologia complessa, generalmente
con disturbi cutanei, ematopoietici, gastrointestinali, respiratori e cerebro-vascolari.
Uranio impoverito, usi nella storia
•
Se adeguatamente legato e trattato ad alte temperature, l'uranio impoverito diviene duro e
resistente come l'acciaio temperato.
In combinazione con la sua elevata densità, se usato come componente di munizioni anticarro
esso risulta molto efficace contro le corazzature, decisamente superiore al più
costoso tungsteno monocristallino, il suo principale concorrente.
• Per questo, ed essendo inoltre estremamente denso e piroforico (capace di accendersi
spontaneamente), negli anni sessanta le forze armate statunitensi iniziarono ad interessarsi
all'uso dell'uranio impoverito.
• La tipica munizione all'uranio impoverito è costituita da un rivestimento (sabot) che viene
perduto in volo per effetto aerodinamico e da un proiettile penetrante, chiamato
"penetratore", che è la parte che effettivamente penetra nella corazzatura, per il solo effetto
dell'alta densità unita alla grande energia cinetica dovuta all'alta velocità. Il processo di
penetrazione polverizza la maggior parte dell'uranio che esplode in frammenti incandescenti
(fino a 3 000 °C) quando colpisce l'aria dall'altra parte della corazzatura perforata,
aumentandone l'effetto distruttivo.
Le munizioni di questo tipo vengono chiamate nella terminologia militare API, Armor Piercing
Incendiary, ovvero munizioni perforanti incendiarie.
• Circa 300 tonnellate di uranio impoverito sono state esplose durante la prima guerra del
Golfo, principalmente dai cannoni GAU-8 Avenger da 30 mm degli Aerei da attacco al suolo A10 Thunderbolt, ogni proiettile dei quali conteneva 272 grammi di uranio impoverito.
• L'uranio impoverito è stato usato anche in Bosnia-Erzegovina, nella guerra del Kosovo e
nella Operazione Enduring Freedom, in misura minore.