Artikel ini menceritakan tentang kapan unsur kimia seperti uranium ditemukan, dan di industri mana zat ini digunakan di zaman kita.
Uranium adalah unsur kimia dalam industri energi dan militer
Sepanjang waktu, orang telah mencoba menemukan sumber energi yang sangat efisien, dan idealnya - untuk menciptakan apa yang disebut mesin gerak abadi. Sayangnya, ketidakmungkinan keberadaannya secara teoritis terbukti dan didukung kembali pada abad ke-19, tetapi para ilmuwan masih tidak pernah kehilangan harapan untuk mewujudkan impian semacam perangkat yang akan mampu menghasilkan sejumlah besar energi "bersih" untuk waktu yang sangat lama. lama.
Sebagian ini diwujudkan dengan ditemukannya zat seperti uranium. Unsur kimia dengan nama ini membentuk dasar untuk pengembangan reaktor nuklir, yang pada zaman kita menyediakan energi untuk seluruh kota, kapal selam, kapal kutub, dan sebagainya. Benar, energi mereka tidak dapat disebut "bersih", tetapi dalam beberapa tahun terakhir banyak perusahaan telah mengembangkan "baterai atom" berbasis tritium kompak untuk dijual secara luas - mereka tidak memiliki bagian yang bergerak dan aman untuk kesehatan.
Namun, dalam artikel ini kita akan menganalisis secara rinci sejarah penemuan unsur kimiadisebut uranium dan reaksi fisi inti atomnya.
Definisi
Uranium adalah unsur kimia yang memiliki nomor atom 92 dalam tabel periodik Mendeleev. Massa atomnya adalah 238.029. Dilambangkan dengan simbol U. Dalam kondisi normal, ia adalah logam berat keperakan yang padat. Jika kita berbicara tentang radioaktivitasnya, maka uranium sendiri adalah elemen dengan radioaktivitas yang lemah. Ini juga tidak mengandung isotop yang sepenuhnya stabil. Dan yang paling stabil dari isotop yang ada adalah uranium-338.
Kami telah mengetahui apa elemen ini, dan sekarang mari kita lihat sejarah penemuannya.
Sejarah
Bahan seperti uranium oksida alami telah dikenal orang sejak zaman kuno, dan pengrajin kuno menggunakannya untuk membuat glasir, yang digunakan untuk menutupi berbagai keramik untuk ketahanan air kapal dan produk lainnya, serta mereka dekorasi.
Tahun 1789 merupakan tanggal penting dalam sejarah penemuan unsur kimia ini. Saat itulah ahli kimia dan Martin Klaproth kelahiran Jerman dapat memperoleh uranium logam pertama. Dan elemen baru mendapatkan namanya untuk menghormati planet yang ditemukan delapan tahun sebelumnya.
Selama hampir 50 tahun, uranium yang diperoleh kemudian dianggap sebagai logam murni, namun, pada tahun 1840, seorang ahli kimia dari Prancis, Eugene-Melchior Peligot, dapat membuktikan bahwa bahan yang diperoleh Klaproth, meskipun memiliki tanda-tanda eksternal yang sesuai., sama sekali bukan logam, tetapi uranium oksida. Beberapa saat kemudian, Peligo yang sama menerimauranium asli adalah logam abu-abu yang sangat berat. Saat itulah berat atom zat seperti uranium pertama kali ditentukan. Unsur kimia pada tahun 1874 ditempatkan oleh Dmitri Mendeleev dalam tabel periodik unsurnya yang terkenal, dan Mendeleev menggandakan berat atom zat tersebut dua kali. Dan hanya 12 tahun kemudian, secara eksperimental terbukti bahwa ahli kimia hebat itu tidak salah dalam perhitungannya.
Radioaktivitas
Tetapi minat yang sangat luas pada elemen ini dalam komunitas ilmiah dimulai pada tahun 1896, ketika Becquerel menemukan fakta bahwa uranium memancarkan sinar yang dinamai menurut nama peneliti - sinar Becquerel. Belakangan, salah satu ilmuwan paling terkenal di bidang ini, Marie Curie, menyebut fenomena ini sebagai radioaktivitas.
Tanggal penting berikutnya dalam studi uranium dianggap 1899: saat itulah Rutherford menemukan bahwa radiasi uranium tidak homogen dan dibagi menjadi dua jenis - sinar alfa dan beta. Dan setahun kemudian, Paul Villar (Villard) menemukan yang ketiga, jenis radiasi radioaktif terakhir yang kita kenal sekarang - yang disebut sinar gamma.
Tujuh tahun kemudian, pada tahun 1906, Rutherford, berdasarkan teori radioaktivitasnya, melakukan percobaan pertama, yang tujuannya adalah untuk menentukan usia berbagai mineral. Studi-studi ini meletakkan dasar, antara lain, untuk pembentukan teori dan praktik analisis radiokarbon.
Fission inti uranium
Tapi, mungkin, penemuan yang paling penting, berkat itupenambangan dan pengayaan uranium yang meluas baik untuk tujuan damai maupun militer adalah proses fisi inti uranium. Itu terjadi pada tahun 1938, penemuan itu dilakukan oleh fisikawan Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann. Belakangan, teori ini mendapat konfirmasi ilmiah dalam karya beberapa fisikawan Jerman lainnya.
Inti dari mekanisme yang mereka temukan adalah sebagai berikut: jika Anda menyinari inti isotop uranium-235 dengan neutron, kemudian, menangkap neutron bebas, ia mulai membelah. Dan, seperti yang kita semua tahu sekarang, proses ini disertai dengan pelepasan sejumlah besar energi. Ini terjadi terutama karena energi kinetik dari radiasi itu sendiri dan fragmen nukleus. Jadi sekarang kita tahu bagaimana fisi uranium terjadi.
Penemuan mekanisme ini dan hasilnya adalah titik awal penggunaan uranium untuk tujuan damai dan militer.
Jika kita berbicara tentang penggunaannya untuk tujuan militer, maka untuk pertama kalinya teori bahwa dimungkinkan untuk menciptakan kondisi untuk proses seperti reaksi fisi berkelanjutan dari inti uranium (karena diperlukan energi yang sangat besar untuk meledakkan bom nuklir) dibuktikan oleh fisikawan Soviet Zeldovich dan Khariton. Tetapi untuk membuat reaksi seperti itu, uranium harus diperkaya, karena dalam keadaan normalnya tidak memiliki sifat yang diperlukan.
Kami berkenalan dengan sejarah elemen ini, sekarang kami akan mencari tahu di mana ia digunakan.
Penggunaan dan jenis isotop uranium
Setelah penemuan proses seperti reaksi fisi berantai uranium, fisikawan dihadapkan pada pertanyaan di mana menggunakannya?
Saat ini, ada dua area utama di mana isotop uranium digunakan. Ini adalah industri dan militer (atau energi) yang damai. Baik yang pertama dan yang kedua menggunakan reaksi fisi nuklir dari isotop uranium-235, hanya daya keluarannya yang berbeda. Sederhananya, dalam reaktor nuklir, tidak perlu membuat dan memelihara proses ini dengan kekuatan yang sama yang diperlukan untuk melakukan ledakan bom nuklir.
Jadi, industri utama di mana reaksi fisi uranium digunakan terdaftar.
Tetapi memperoleh isotop uranium-235 adalah tugas teknologi yang sangat kompleks dan mahal, dan tidak setiap negara bagian mampu membangun pabrik pengayaan. Misalnya, untuk mendapatkan dua puluh ton bahan bakar uranium, di mana kandungan isotop uranium 235 akan berkisar antara 3-5%, perlu memperkaya lebih dari 153 ton uranium "mentah" alami.
Isotop uranium-238 terutama digunakan dalam desain senjata nuklir untuk meningkatkan kekuatannya. Juga, ketika menangkap neutron, diikuti dengan proses peluruhan beta, isotop ini akhirnya dapat berubah menjadi plutonium-239 - bahan bakar umum untuk sebagian besar reaktor nuklir modern.
Terlepas dari semua kekurangan reaktor tersebut (biaya tinggi, kerumitan perawatan, bahaya kecelakaan), operasinya terbayar dengan sangat cepat, dan mereka menghasilkan energi yang jauh lebih banyak daripada pembangkit listrik tenaga panas atau hidroelektrik klasik.
Juga, reaksi fisi inti uranium memungkinkan pembuatan senjata nuklir pemusnah massal. Itu dibedakan oleh kekuatannya yang sangat besar, relatifkekompakan dan fakta bahwa ia mampu membuat area lahan yang luas tidak cocok untuk tempat tinggal manusia. Benar, senjata atom modern menggunakan plutonium, bukan uranium.
Uranium terkuras
Ada juga berbagai jenis uranium yang habis. Ini memiliki tingkat radioaktivitas yang sangat rendah, yang berarti tidak berbahaya bagi manusia. Ini digunakan lagi di bidang militer, misalnya, ditambahkan ke baju besi tank American Abrams untuk memberinya kekuatan tambahan. Selain itu, di hampir semua pasukan berteknologi tinggi Anda dapat menemukan berbagai cangkang dengan uranium yang terkuras. Selain massanya yang tinggi, mereka memiliki properti lain yang sangat menarik - setelah penghancuran proyektil, fragmen dan debu logamnya menyala secara spontan. Dan omong-omong, untuk pertama kalinya proyektil seperti itu digunakan selama Perang Dunia Kedua. Seperti yang bisa kita lihat, uranium adalah elemen yang telah digunakan di berbagai bidang aktivitas manusia.
Kesimpulan
Menurut perkiraan para ilmuwan, sekitar tahun 2030, semua deposit uranium yang besar akan habis seluruhnya, setelah itu pengembangan lapisan yang sulit dijangkau akan dimulai dan harganya akan naik. Omong-omong, bijih uranium itu sendiri sama sekali tidak berbahaya bagi manusia - beberapa penambang telah melakukan ekstraksi selama beberapa generasi. Sekarang kita telah mengetahui sejarah penemuan unsur kimia ini dan bagaimana reaksi fisi inti atomnya digunakan.
Omong-omong, fakta menarik diketahui - senyawa uranium telah lama digunakan sebagai cat untuk porselen dangelas (disebut gelas uranium) sampai tahun 1950-an.
