Aprendente de Química

Uranio-235 é um isótopo natural de Urânio metálico. É o único isótopo de urânio físsil capaz de sustentar a fissão nuclear. O Urânio-235 é o único isótopo radioativo físsil que é um nuclídeo primordial existente na natureza em sua forma atual desde antes da criação da Terra.

Uranio-235 Identificação

CAS Número: 15117-96-1

Uranio-235 Fonte

Arthur Jeffrey Dempster foi a primeira pessoa a descobrir este isótopo de metal radioativo em 1935.O urânio-235 constitui cerca de 0,72% do total de urânio encontrado na natureza com urânio-238 (outro isótopo radioativo), constituindo mais de 99% da massa restante do metal. O Urânio-235 é separado do Urânio-238 seguindo o processo de difusão usando o gás Hexafluoreto de Urânio (UF6). O urânio altamente enriquecido pode conter até 40% de urânio-235.

Urânio-235 Símbolo

O símbolo ou fórmula para este isótopo radioativo é 235U. Também é denotado por U-235.

Picture 1 – Urânio-235

Propriedades de Urânio-235

Este material físsil tem as seguintes propriedades:

Aspecto: É um metal de cor prata.

Peso molecular: O peso molecular deste metal é de 235.044 g/mol.

Número Atómico: O número atómico deste metal é 92.

Massa atómica: O seu número de massa é 235.0439299 u (unidades de massa atómica unificadas).

Massa Crítica: A massa crítica para este isótopo radioativo é 52 kg.

Diâmetro Crítico: Seu diâmetro crítico é 17 cm.

Uranio-235 Núcleo

Existem 92 prótons e 143 nêutrons no núcleo de um isótopo deste metal radioativo.

Uranio-235 Decadência Radioativa

O núcleo instável deste isótopo radioativo perde energia ao emitir partículas ionizantes para alcançar um estado estável. Ele sofre decaimento Alfa irradiando Raios Alfa (α) com energia de decaimento de 4.679 MeV.

Equação de Decaimento do Urânio-235

Seguindo é uma equação de decaimento para o decaimento Alfa deste isótopo:

92235U → 90231Th + 24He

Aqui, o He (Hélio) está representando uma partícula Alfa (α).

O urânio-235 sofre fissão espontânea durante o decaimento radioativo; entretanto, nenhuma equação padrão pode representar esta reação, pois seus resultados são bastante imprevisíveis.

Cadeia de decaimento do urânio-235

A cadeia de decaimento deste metal radioativo é conhecida como a Série Actínio, sendo o tório-231 o próximo isótopo neste processo de decaimento. Ele faz do Tório-231 o nuclídeo filha deste isótopo. O Urânio-235 também é conhecido como Actinouranium, pois é o isótopo pai da série Actinium. Ele produz chumbo como o elemento estável final desta cadeia de decaimento Alfa. Aqui está a série completa da decadência deste isótopo:

Urânio-235 →Thorium-231 → Protactínio-231 →Actinium-227 →Thorium-227 →Radium-223 →Radon-219 →Polonium-215 →Lead-211 →Bismuth-211 →Thallium-207→ Chumbo-207 (estável)

Urânio-235 Meia-vida

Este isótopo radioactivo leva 703,800.000 anos para decair e reduzir para metade do seu montante inicial.

Reacção de fissão urânio-235

Foi o primeiro isótopo físsil de urânio a ser descoberto. Quando um nêutron da reação de fissão do U-235 causa a fissão de outro núcleo deste metal, ele faz com que toda a reação em cadeia continue. Esta condição é chamada de “condição crítica” enquanto a massa de U-235 necessária para produzir esta condição é chamada de “massa crítica”. É possível alcançar uma reação crítica em cadeia com uma baixa concentração de U-235. Nestes casos, os neutrões são moderados para diminuir sua velocidade na reação, já que as chances de fissão são maiores com neutrões lentos do que com neutrões rápidos. Esta reação em cadeia produz muitos fragmentos de massa radioativa intermediária capazes de produzir energia através da própria decadência radioativa. A fissão do Urânio-235 produz altas quantidades de energia.

A maior parte do Urânio-235 decompõe-se em núcleos menores durante a fissão. Apenas uma pequena quantidade deste material sofre captura de neutrões formando Urânio-236.

Usos de Urânio-235

O fato deste isótopo ser um material físsil capaz de produzir grandes quantidades de calor e energia torna-o altamente útil nas indústrias.

Usos em reatores nucleares

É amplamente utilizado em reatores nucleares por ser capaz de produzir neutrões suficientes para sustentar ou continuar a reação de fissão nuclear. No entanto, necessita de um moderador de neutrões para ajudar a sustentar a reacção em cadeia, retardando os neutrões. Isto se deve ao fato de que a concentração de U-235 é muito baixa em urânio natural. Algumas vezes, as barras de controle também são usadas para retardar todo o processo em reatores nucleares. As hastes de controle são feitas de elementos como Boro e Cádmio que são capazes de absorver o excesso de partículas Alfa sem sofrer a fissão em si. Com a ajuda dos moderadores e das hastes de controle, o Urânio-235 natural pode ser usado para fins industriais. É utilizado como fonte de energia para estações meteorológicas em áreas remotas e veículos espaciais.

O Metal Urânio enriquecido com Urânio-235 é utilizado em reactores de água pesada enquanto que os reactores de água leve utilizam Urânio pouco enriquecido.

Usos em Arma Nuclear

Este metal radioactivo é por vezes utilizado na produção de armas nucleares como substituto do Urânio empobrecido. Urânio altamente enriquecido foi usado para a bomba atômica chamada Little Boy que foi lançada sobre Hiroshima durante a 2ª Guerra Mundial (6 de agosto de 1945).

Uses in Radioactive Dating

As propriedades radioativas deste isótopo são usadas para determinar a idade de muitos objetos, incluindo fósseis e rochas. A longa meia-vida deste metal ajuda a descobrir a idade correcta destes objectos.

Como pode o Urânio-235 afectar a saúde humana?

Esta substância radioactiva pode entrar no corpo humano através da inalação ou ingestão de alimentos ou água contaminados. A maior parte do U-235 inalado ou ingerido deixa o corpo, excepto uma pequena parte que permanece acumulada nos rins ou ossos em decomposição. Aumenta o risco de lesões hepáticas e cancro.

O urânio-235 pode ser usado como uma rica fonte de energia. Um quilo deste material radioativo contém a mesma quantidade de energia que um milhão de galões de gasolina. Para obter esta quantidade de energia deste metal, é necessário enriquecer o urânio natural para conter pelo menos 2-3% de urânio-235 em vez de apenas 0,72%.