اليورانيوم (باللاتينية: Uranium) هو أحد العناصر الكيميائية المشعة الموجودة في الجدول الدوري، ويرمز له بحرف U. عدده الذري هو 92، ومن أبرز صفاته: ثقيل، أبيض فضي، سام، فلزي وقطعة من معدن اليورانيوم الصافي تبدو قريبة من معدن الفضة أو الفولاذ ولكنها ثقيلة جداً نسبة إلى حجمها. تبلغ كثافته نحو 20 جرام /سنتيمتر مكعب، أي أن 1 متر مكعب من اليورانيوم يزن نحو 20 طن! فهو أثقل المعادن الموجودة في الطبيعة.إن اليورانيوم هو أثقل العناصر ويستخدم في التفاعلات النووية
نبتونيوم → يورانيوم ← بروتكتينيوم Nd
↑
U
↓
(Uqb)
الجدول الدوريصفات عامة الاسم، الرقم، الرمز يورانيوم ، U ، 92 سلسلة كيميائية أكتينيدات المجموعة، الدورة، المستوى الفرعي f، 7، n/a المظهر رمادي معدني
كتلة ذرية (238.02891) غ/مول
شكل إلكتروني [Rn] 5f3 6d1 7s2 عدد الإلكترونات لكل مستوى 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 خواص فيزيائية الحالة صلب كثافة عند د.ح.غ. 19.1 غ/سم³ كثافة السائل عند m.p.
17.3 ج/سم³ نقطة الانصهار 1405.3 ك
1132.2 م °
2070 ف °نقطة الغليان 4404 ك
4131 م °
7468 ف °حرارة الانصهار 9.14 كيلو جول لكل مول حرارة التبخر كيلو جول لكل مول 417.1 السعة الحرارية عند 25 م° 27.665 جول/(مول.كلفن)
P (باسكال) 1 10 100 1 كيلو 10 كيلو 100 كيلو عند T (كلفن) 2325 2564 2859 3234 3727 4402 الخواص الذرية البنية البلورية orthorhombic حالة التأكسد 6, 5, 4, 3
(amphoteric oxide)كهرسلبية 1.38 (مقياس باولنج) طاقة التأين الأولي: 597.6 كيلو جول لكل مول نصف قطر ذري 175 بيكومتر
متفرقة المغناطيسية no data توصيل كهربائي (0 °م) 0.280 µ Ω·م ناقلية حرارية عند 300 ك° ? واط لكل متر كلفن تمدد حراري (25 °C) 13.9 µm/(m·K) سرعة الصوت (قضيب رفيع) (20 °م) 3155 m/s
معامل يونج 208 GPa معامل القص 111 GPa نسبة بواسون 0.23 رقم التسجيل 7440-61-1 المراجع
خاماته
- خام الكارنوتيت k2(UO3)(VO4)2.3H2O
- خام اليورانيت UO2
- خام البيتش بليند
استخلاصه
اولا يتم تكسير الخام إلى قطع صغيرة ثم يتم تجميعها عن طريقة الطفو باستخدام حمض الفوليك, ثم يتم تحميصها في الهواء حتي يتم تحوليها إلى الأكاسيد المقابلة, بعد ذلك يتم تصفيتها في مزيج من حمض الكبريتيك وبرمنجانات البوتاسيم حتى نتأكد من أكسدة اليورانيوم الموجود بالخام يتم ترسيب اليورانيوم بأضافة هيدروكسيد الصوديوم حتى يتحول الي الصيغه غير الذائبه (Na2U2O7) ويطلق عليها اسم الكعكة الصفراء yellow cake, بعد ذللك يتم إضافة حمض النيتريك حتى يتحول إلى نترات اليورانيوم UO2(NO3)2 (H2O)nالذي يتم أمرار بخار الفلور عليه متحولا إلى بخار من فلوريد اليورانيوم (UF4) ثم يتم استخلاص اليورانيوم النقي بواسطة الاختزال عن طريق عنصر الكالسيوم ويتم استخلاص نظائر اليورانيوم أيضا بطريقة مماثلة. ثانيا: يحصل عليه بعد التنقية الميكانيكية لخاماته بمعالجة الخام ore بحمض الكبريت أو بحمض الآزوت ( حمض النتريك )أو بمحلول كربونات الصوديوم، ثم يفصَل إما بترسيبه: وذلك بجعل المحلول قلوياً (أي زيادة pH المحلول)، فيترسب ثنائي يورانات الأمونيوم (NH4)2UO4؛ وإما بشكل ماءات اليورانيل UO2(OH)2. وبعد تكليس الراسب يحصل على مزيج من أكاسيد اليورانيوم التي تحوَّل إلى مركبات مناسبة مثل UF4، أو U3O8، أو UO2 ليحصل منها على المعدن الحر. ولتنقية المركّب الناتج من الشوائب يحل مرّة أخرى في حمض الآزوت، ويفصل اليورانيوم باستخلاصه بمحل عضوي مناسب، ومن ثم يبلوَر بشكل نترات اليورانيل UO2(NO3)2 التي تحوَّل إلى الأكسيد UO2 بالتسخين، وأخيراً يحوَّل هذا الأكسيد إلى UF4 بمعالجته بفلوريد الهدروجين الجاف الساخن .
أهم النظائر
و له أربعة نظائر هي يورانيوم-235 ويورانيوم-234 ويورانيوم-233 ويورانيوم-238، وتوجد هذه النظائر متلازمة في الطبيعة، ,أغلبها يورانيوم-238 بنسبة 97%.
- (نظير ذري 235) وهو قابل للانشطار (fissile)، حيث يعطي هذا النظير بالانشطار كميات هائلة من الطاقة، وهو لا ينشطر تلقائيا، ولكن عند تعرضه لتيار من النيوترونات يتحول إلى بلوتونيوم 239، الذي له خاصية الانشطار التلقائي، ويتواجد في خام اليورانيوم بنسبه صغيره 0.7 بالمائة ويستخدم في المفاعلات النووية وتصنع منه القنابل الذرية ويعمل كبادئ للقنبلة الهيدروجينية.
- (نظير ذري 238) ويتواجد في الخام بنسبة كبيره 99.3 وهو غير قابل للانشطار (non fissile) وهو مايتم تخصيبه للاستخدام في المفاعلات النووية ويستخدم في الدراسات والتشخيص ويستعمل أيضاً في تحسين الزراعة والعلاج الكيماوي ويستخدم في تتبع وصول الدواء لأماكنه داخل الجسم الحي. ويستخدم في المفاعلات المولدة للوقود النووي breeder reactor.
- (نظير ذري 233) قابل أيضا للانشطار بالنوترونات ويمكن استخدامه في المفاعلات الذرية التي تعمل بغاز الهيليوم المولدة للحرارة العالية Thermal nuclear reactor.
- (نظير ذري 234) ويتواجد كشوائب داخل الخام.
فترة نصف العمر
عنصر اليورانيوم ذو نشاط إشعاعي، إذ أن ذراته تتفتت ببطء مطلقة طاقة في شكل إشعاع حيث تبلغ فترة نصف العمر له حوالي 4.9 × 710 سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 235)، وحوالي 7.04 × 810 سنة بالنسبة إلى (نظير ذري 238).
في حالة استخدام اليورانيوم في الأغراض السلمية يجب أن لا تتعدى نسبة اليورانيوم المخصب عن 4 بالمائة. وعامل التحفيز النيوتروني يجب أن يكون أقل من الواحد أما في حالة استخدامه في الحالات التفجيرية يجب أن يصل نسبة اليورانيوم المخصب إلى 80 بالمائة وعامل التحفيز النيتروني يجب أن يكون أكبر من الواحد، حيث إن عامل التحفيز النيتروني هو عدد النيترونات المستخدمة في إنشاء سلسلة التفاعلات chain reaction في المفاعل النووي.
تطبيقاته
عملية الأنشطار النووي لليورانيوم
- يستخدم اليورانيوم في التطبيقات العسكرية في ما يسمى بالقاذفات الخارقة حيث يتم استعمال اليورانيوم المستنزف الذي يستطيع تدمير الأهداف المدرعة عند السرعات العالية. لهذه الشظايا اثر سلبي على البيئة كما حدث في أحداث حرب الخليج (متلازمة حرب الخليج).
- يستعمل اليورانيوم المستنزف أيضا كدرع واقي لبعض الحاويات المحتوية على مواد اشعاعية.
- يستخدم أيضا في جهاز حفظ التوازن في الطائرات بفضل وزنه الثقيل.
- يعد اليورانيوم وقودا ممتازا في المنشأت التي تعمل بالطاقة النووية.
- كما أن خواص اليورانيوم المشعة ونصف عمر العينة يجعله مناسبا لتقدير عمر الصخور النارية.
- تشغيل المحطات الضخمة لتوليد الكهرباء، وفي تحلية ماء البحر.[1]
اليورانيوم في العالم العربي
توجد خامات معدن اليورانيوم بدولة الإمارات العربية المتحدة بمدينة العين في منطقة (عين الفايضة) التي تبعد 15 كيلومترا جنوب مدينة العين، وكذلك في (جبل حفيت)، أما في المملكة العربية السعودية اكتشف اليورانيوم في ضخور الجرانيت عند (جبل الصايد) و(الصواوين) و(الحوية) و(جبل عابد) ومنطقة (قامة) و(القريات و(غريبة)، وعرف وجود اليورانيوم في شمال الجزائر عند (أويليس) و(جبل فلفلة) و(جبل عنق) و(البيمة) و(تيمجاوين)، وفي جمهورية مصر العربية قد اكتشف اليورانيوم بمنطقة (العطشان) بوسط الصحراء الشرقية، وكذلك في جنوبها عند (الناقة) و(نقرب الفوقاني) و(الجزيرة)، وكذلك في الطبقات الرملية بشمال منطقة (الفيوم) و(جبل القطراني)، كما توجد نسب من اليورانيوم في صخور الفوسفات بمنطقة (القصير) و(سفاجة.
الموسوعة الحرة
رد مع اقتباس
