Aprendizaje de la química

El uranio-235 es un isótopo natural del uranio metálico. Es el único isótopo de Uranio fisible que puede mantener la fisión nuclear. El uranio-235 es el único isótopo radiactivo fisible que es un nucleido primordial que existe en la naturaleza en su forma actual desde antes de la creación de la Tierra.

Identificación del uranio-235

Número CAS: 15117-96-1

Fuente del uranio-235

Arthur Jeffrey Dempster fue la primera persona en descubrir este isótopo metálico radiactivo en 1935.El uranio 235 constituye alrededor del 0,72% del total del uranio que se encuentra en la naturaleza, mientras que el uranio 238 (otro isótopo radiactivo) representa más del 99% de la masa restante del metal. El uranio 235 se separa del uranio 238 mediante un proceso de difusión con gas de hexafluoruro de uranio (UF6). El uranio altamente enriquecido puede contener hasta un 40% de uranio-235.

Símbolo del uranio-235

El símbolo o fórmula de este isótopo radiactivo es 235U. También se denota por U-235.

Imagen 1 – Uranio-235

Propiedades del Uranio-235

Este material fisible tiene las siguientes propiedades:

Aspecto: Es un metal de color plateado.

Peso molecular: El peso molecular de este metal es de 235,044 g/mol.

Número atómico: El número atómico de este metal es 92.

Masa atómica: Su número de masa es 235,0439299 u (unidades de masa atómica unificada).

Masa crítica: La masa crítica de este isótopo radiactivo es de 52 kg.

Diámetro crítico: Su diámetro crítico es de 17 cm.

Núcleo de uranio-235

En el núcleo de un isótopo de este metal radiactivo hay 92 protones y 143 neutrones.

Descomposición radiactiva del uranio-235

El núcleo inestable de este isótopo radiactivo pierde energía emitiendo partículas ionizantes para alcanzar un estado estable. Sufre una desintegración Alfa irradiando rayos Alfa (α) con una energía de desintegración de 4,679 MeV.

Ecuación de la desintegración del uranio 235

La siguiente es una ecuación de desintegración para la desintegración Alfa de este isótopo:

92235U → 90231Th + 24He

Aquí, el He (Helio) representa una partícula Alfa (α).

El uranio-235 sufre una fisión espontánea durante la desintegración radiactiva; sin embargo, ninguna ecuación estándar puede representar esta reacción ya que sus resultados son bastante impredecibles.

Cadena de desintegración del uranio-235

La cadena de desintegración de este metal radiactivo se conoce como la serie del actinio, siendo el torio-231 el siguiente isótopo en este proceso de desintegración. Esto hace que el torio-231 sea el nucleido hijo de este isótopo. El uranio-235 también se conoce como actinouranio, ya que es el isótopo padre de la serie del actinio. Produce Plomo como elemento estable final de esta cadena de desintegración Alfa. Esta es la serie completa de desintegración de este isótopo:

Uranio-235 →Torio-231 → Protactinio-231 →Actinio-227 →Torio-227 →Radio-223 →Radón-219 →Polonio-215 →Plomo-211 →Bismuto-211 →Talio-207→ Plomo-207 (estable)

Uranio-235 Vida media

Este isótopo radiactivo tarda 703,800.000 años en decaer y reducirse a la mitad de su cantidad inicial.

Reacción de fisión del Uranio-235

Fue el primer isótopo de Uranio fisible que se descubrió. Cuando un neutrón de la reacción de fisión del U-235 hace que otro núcleo de este metal sufra la fisión, hace que toda la reacción en cadena continúe. Esta condición se denomina «condición crítica», mientras que la masa de U-235 necesaria para producirla se llama «masa crítica». Es posible lograr una reacción crítica en cadena con una baja concentración de U-235. En estos casos, los neutrones se moderan para reducir su velocidad en la reacción, ya que las posibilidades de fisión son mayores con neutrones lentos que con neutrones rápidos. Esta reacción en cadena produce muchos fragmentos de masa radiactiva intermedia que son capaces de producir energía al sufrir ellos mismos la desintegración radiactiva. La fisión del Uranio-235 produce grandes cantidades de energía.

La mayor parte del Uranio-235 total se descompone en núcleos más pequeños durante la fisión. Sólo una ínfima cantidad de este material sufre la captura de neutrones formando Uranio-236.

Usos del Uranio-235

El hecho de que este isótopo sea un material fisible capaz de producir grandes cantidades de calor y energía lo hace muy útil en las industrias.

Usos en Reactores Nucleares

Se utiliza mucho en los reactores nucleares por ser capaz de producir suficientes neutrones para mantener o continuar la reacción de fisión nuclear. Sin embargo, necesita un moderador de neutrones que le ayude a sostener la reacción en cadena frenando los neutrones. Esto se debe a que la concentración de U-235 es muy baja en el uranio natural. A veces, también se utilizan barras de control para ralentizar todo el proceso en los reactores nucleares. Las barras de control están hechas de elementos como el boro y el cadmio, que son capaces de absorber el exceso de partículas alfa sin sufrir la fisión ellos mismos. Con la ayuda de los moderadores y las barras de control, el uranio 235 natural puede utilizarse con fines industriales. Se utiliza como fuente de alimentación para estaciones meteorológicas en zonas remotas y vehículos espaciales.

El uranio metálico enriquecido con Uranio-235 se utiliza en reactores de agua pesada mientras que los reactores de agua ligera utilizan Uranio poco enriquecido.

Usos en armas nucleares

Este metal radiactivo se utiliza a veces en la producción de armas nucleares como sustituto del Uranio empobrecido. El uranio altamente enriquecido se utilizó para la bomba atómica llamada Little Boy que fue lanzada sobre Hiroshima durante la Segunda Guerra Mundial (6 de agosto de 1945).

Usos en la datación radiactiva

Las propiedades radiactivas de este isótopo se utilizan para determinar la edad de muchos objetos, incluidos los fósiles y las rocas. La larga vida media de este metal ayuda a averiguar la edad correcta de estos objetos.

¿Cómo puede afectar el uranio 235 a la salud humana?

Esta sustancia radiactiva puede entrar en el cuerpo humano a través de la inhalación o la ingestión de alimentos o agua contaminados. La mayor parte del U-235 inhalado o ingerido sale del cuerpo, salvo una pequeña parte que se queda acumulada en los riñones o en los huesos en proceso de descomposición. Aumenta el riesgo de daños en el hígado y de cáncer.

El Uranio-235 puede utilizarse como una rica fuente de energía. Una libra de este material radiactivo contiene la misma cantidad de energía que un millón de galones de gasolina. Para obtener esta cantidad de energía de este metal, es necesario enriquecer el uranio natural para que contenga al menos un 2-3% de uranio-235 en lugar de sólo un 0,72%.