92U

Uranio

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.

DiffusioneI 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 cristallineEsiste 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 macroscopicoPuro, 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 militariLa 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 uranioL'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, gastro-intestinali, 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 A-10 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.