Chemistry Learner

Uraniul-235 este un izotop natural al uraniului metalic. Este singurul izotop de Uraniu fisionabil fiind capabil să susțină fisiunea nucleară. Uraniul-235 este singurul izotop radioactiv fisionabil care este un nuclid primordial existent în natură în forma sa actuală încă dinainte de crearea Pământului.

Uraniul-235 Identificare

Număr CAS: 15117-96-1

Uraniul-235 Sursa

Arthur Jeffrey Dempster a fost prima persoană care a descoperit acest izotop metalic radioactiv în 1935.Uraniul-235 reprezintă aproximativ 0,72% din totalul uraniului găsit în natură, iar Uraniul-238 (un alt izotop radioactiv)reprezintă peste 99% din masa rămasă a metalului. Uraniul-235 este separat de Uraniu-238 în urma procesului de difuzie cu ajutorul gazului de hexafluorură de uraniu (UF6). Uraniul puternic îmbogățit poate conține până la 40% Uraniu-235.

Uraniu-235 Simbol

Simbolul sau formula pentru acest izotop radioactiv este 235U. Este, de asemenea, notat cu U-235.

Imaginea 1 – Uraniu-235

Proprietăți ale Uraniului-235

Acest material fisionabil are următoarele proprietăți:

Aparență: Este un metal de culoare argintie.

Greutate moleculară: Greutatea moleculară a acestui metal este de 235,044 g/mol.

Numărul atomic: Numărul atomic al acestui metal este 92.

Masa atomică: Numărul său de masă este 235,0439299 u (unități de masă atomică unificată).

Masa critică: Masa critică pentru acest izotop radioactiv este de 52 kg.

Diametrul critic: Diametrul său critic este de 17 cm.

Nucleul de uraniu-235

Există 92 de protoni și 143 de neutroni în nucleul unui izotop al acestui metal radioactiv.

Dezintegrarea radioactivă a uraniului-235

Nucleul instabil al acestui izotop radioactiv pierde energie prin emiterea de particule ionizante pentru a ajunge la o stare stabilă. Acesta suferă o dezintegrare Alfa prin emiterea de raze Alfa (α) cu o energie de dezintegrare de 4,679 MeV.

Ecuația de dezintegrare a uraniului-235

În cele ce urmează este o ecuație de dezintegrare pentru dezintegrarea Alfa a acestui izotop:

92235U → 90231Th + 24He

În acest caz, He (heliu) reprezintă o particulă Alfa (α).

Uraniul-235 suferă o fisiune spontană în timpul dezintegrării radioactive; cu toate acestea, nicio ecuație standard nu poate reprezenta această reacție, deoarece rezultatele sale sunt destul de imprevizibile.

Clanțul de dezintegrare a uraniului-235

Clanțul de dezintegrare a acestui metal radioactiv este cunoscut sub numele de seria Actinium, thoriul-231 fiind următorul izotop în acest proces de dezintegrare. Aceasta face ca toriul-231 să fie nuclidul fiică al acestui izotop. Uraniul-235 este, de asemenea, cunoscut sub numele de Actinouraniu, deoarece este izotopul părinte al seriei Actinium. Produce Plumbul ca element stabil final al acestui lanț de dezintegrare Alfa. Iată seria completă de dezintegrare a acestui izotop:

Uraniu-235 →Toriu-231 → Protactiniu-231 →Actiniu-227 →Toriu-227 →Radiu-223 →Radon-219 →Poloniu-215 → Plumb-211 →Bismut-211 →Talliu-207→ Plumb-207 (stabil)

Uraniu-235 Timpul de înjumătățire

Acest izotop radioactiv durează 703,800.000 de ani pentru a se dezintegra și a se reduce la jumătate din cantitatea sa inițială.

Reacția de fisiune a uraniului-235

A fost primul izotop de uraniu fisionabil care a fost descoperit. Atunci când un neutron din reacția de fisiune a U-235 provoacă fisiunea unui alt nucleu al acestui metal, acesta face ca întreaga reacție în lanț să continue. Această condiție se numește „condiție critică”, în timp ce masa de U-235 necesară pentru a produce această condiție se numește „masă critică”. Este posibil să se realizeze o reacție în lanț critică cu o concentrație scăzută de U-235. În aceste cazuri, neutronii sunt moderați pentru a reduce viteza lor în reacție, deoarece șansele de fisiune sunt mai mari cu neutroni lenți decât cu neutroni rapizi. Această reacție în lanț produce numeroase fragmente de masă radioactivă intermediară care sunt capabile să producă energie prin propria descompunere radioactivă. Fisiunea uraniului-235 produce cantități mari de energie.

Cei mai mulți dintre nucleele totale de uraniu-235 se descompun în nuclee mai mici în timpul fisiunii. Doar o cantitate infimă din acest material suferă captarea neutronilor, formând Uraniu-236.

Utilizări ale Uraniului-235

Faptul că acest izotop este un material fisionabil capabil să producă cantități mari de căldură și energie îl face foarte util în industrie.

Utilizări în reactoarele nucleare

Este utilizat pe scară largă în reactoarele nucleare pentru că este capabil să producă suficienți neutroni pentru a susține sau a continua reacția de fisiune nucleară. Cu toate acestea, are nevoie de un moderator de neutroni pentru a-l ajuta să susțină reacția în lanț prin încetinirea neutronilor. Acest lucru se datorează faptului că concentrația de U-235 este foarte scăzută în uraniul natural. Uneori, în reactoarele nucleare se folosesc și bare de control pentru a încetini întregul proces. Barele de control sunt fabricate din elemente precum borul și cadmiul, care sunt capabile să absoarbă excesul de particule alfa fără a suferi ele însele fisiune. Cu ajutorul moderatorilor și al barelor de control, Uraniul-235 natural poate fi utilizat în scopuri industriale. Este folosit ca sursă de energie pentru stațiile meteorologice din zonele îndepărtate și pentru vehiculele spațiale.

Uraniul metalic îmbogățit cu Uraniu-235 este folosit în reactoarele cu apă grea, în timp ce reactoarele cu apă ușoară folosesc Uraniu slab îmbogățit.

Utilizări în armele nucleare

Acest metal radioactiv este folosit uneori în producția de arme nucleare ca substitut pentru Uraniul sărăcit. Uraniul puternic îmbogățit a fost folosit pentru bomba atomică numită Little Boy, care a fost lansată asupra Hiroshimei în timpul celui de-al doilea război mondial (6 august 1945).

Utilizări în datarea radioactivă

Proprietățile radioactive ale acestui izotop sunt folosite pentru a determina vârsta multor obiecte, inclusiv a fosilelor și a rocilor. Timpul îndelungat de înjumătățire al acestui metal ajută la aflarea vârstei corecte a acestor obiecte.

Cum poate afecta uraniul-235 sănătatea umană?

Această substanță radioactivă poate pătrunde în corpul uman prin inhalare sau ingestie de alimente sau apă contaminate. Cea mai mare parte din U-235 inhalat sau ingerat părăsește organismul, cu excepția unei mici părți care rămâne acumulată în rinichi sau în oase, suferind o descompunere. Aceasta crește riscul de afectare a ficatului și de cancer.

Uraniul-235 poate fi folosit ca o sursă bogată de energie. O livră din acest material radioactiv conține aceeași cantitate de energie ca un milion de galoane de benzină. Pentru a obține atât de multă energie din acest metal, este necesar să se îmbogățească uraniul natural pentru a conține cel puțin 2-3% Uraniu-235 în loc de doar 0,72%.

.