Uranio
English: Uranium

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 Orthorhombic.svgCapa electrónica 092 Uranio.svg
 
92
U
 
        
        
                  
                  
                                
                                
Tabla completaTabla ampliada
U,92.jpg
Metal blanco plateado
HEUraniumC.jpg UraniumUSGOV.jpg
Información general
Nombre, símbolo, númeroUranio, U, 92
Serie químicaActínidos
Grupo, período, bloque-, 7, f
Masa atómica238,02891 u
Configuración electrónica[Rn] 5f3 6d1 7s2
Electrones por nivel2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio175 pm
Electronegatividad1.38 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc)156 pm (radio de Bohr)
Radio covalente196±7 pm
Radio de van der Waals186 pm
Estado(s) de oxidación6, 5, 4, 3[1]​ (base débil)
1.ª energía de ionización597,6 kJ/mol
2.ª energía de ionización1420 kJ/mol
3.ª energía de ionización234 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinarioSólido
Densidad19,050 kg/m3
Punto de fusión1900 K (1627 ℃)
Punto de ebullición2334 K (2061 ℃)
Entalpía de vaporización789 kJ/mol
Entalpía de fusión15,48 kJ/mol
Varios
Estructura cristalinaortorrómbica
Calor específico120 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica3,8 × 106 S/m
Conductividad térmica27,6 W/(K·m)
Velocidad del sonido3155 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del uranio
isoANPeriodoMDEdPD
MeV
232USintético68,9 aα & FE5.414228Th
233USintético159200 aα & FE4.909229Th
234U0,0054 %245500 aα & FE4.859230Th
235U0,7204 %7,038 × 108 aα & FE4,679231Th
236USintético2,342 × 107 aα & FE4,572232Th
238U99.2742 %4,51 × 109 aα & FE4,270234Th
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario.

El uranio es un elemento químico metálico de color plateado-grisáceo de la serie de los actínidos, su símbolo químico es U y su número atómico es 92. Por ello posee 92 protones y 92 electrones, con una valencia de 6. Su núcleo puede contener entre 142 y 146 neutrones, sus isótopos más abundantes son el 238U que posee 146 neutrones y el 235U con 143 neutrones. El uranio tiene el mayor peso atómico de entre todos los elementos que se encuentran en la naturaleza. El uranio es aproximadamente un 70 % más denso que el plomo, aunque menos denso que el oro o el wolframio. Es levemente radiactivo. Fue descubierto como óxido en 1789 por M. H. Klaproth que lo llamó así en el honor del planeta Urano que acababa de ser descubierto en 1781.

Características

En la naturaleza se presenta en muy bajas concentraciones (unas pocas partes por millón o ppm) en rocas, tierras, agua y los seres vivos. Para su uso el uranio debe ser extraído y concentrado a partir de minerales que lo contienen, como por ejemplo la uranitita (ver minería del uranio). Las rocas son tratadas químicamente para separar el uranio, convirtiéndolo en compuestos químicos de uranio. El residuo se denomina estéril. Esos estériles contienen las mismas sustancias radioactivas que poseía el mineral original y que no fueron separadas, como el radio, el torio o el potasio.

El uranio natural está formado por tres tipos de isótopos: uranio-238 (238U), uranio-235 (235U) y uranio-234 (234U). De cada gramo de uranio natural el 99,284 % de la masa es uranio-238, el 0,711 % uranio-235,[2]​ y el 0,0085 % uranio-234. La relación uranio-238/uranio-235 es constante en la corteza terrestre, salvo ciertas excepciones, como ocurre en los yacimientos de Oklo donde hay evidencias de que hace unos 2000 millones de años se produjeron reactores nucleares naturales.

El uranio decae muy lentamente emitiendo una partícula alfa. El periodo de semidesintegración del uranio-238 es aproximadamente 4470 millones de años y el del uranio-235 es 704 millones de años,[3]​ lo que los convierte en útiles para estimar la edad de la Tierra (véase fechado mediante uranio-torio, fechado mediante uranio-plomo y fechado mediante uranio-uranio). Muchos usos contemporáneos del uranio hacen uso de estas propiedades nucleares únicas. El uranio-235 se distingue por ser el único elemento que se encuentra en la naturaleza que es un isótopo fisionable. El uranio-238 es fisionable por neutrones rápidos, y también es un material fértil (que puede transmutarse en un reactor nuclear en plutonio-239 que es fisionable). Es posible producir el isótopo fisionable artificial, uranio-233, a partir de torio natural, lo que desempeña un rol importante en la tecnología nuclear. Mientras que el uranio-238 posee una pequeña probabilidad de fisión espontánea o al ser bombardeado por neutrones rápidos, el uranio-235 posee una mayor probabilidad de fisionarse al ser bombardeado por neutrones térmicos, por lo que es la principal reacción responsable de la generación de calor en un reactor nuclear, y es la principal fuente de material fisible para las armas nucleares. Ambos usos son posibles por la capacidad del uranio de sostener una reacción nuclear en cadena.

El uranio, fundamentalmente el U-238 desempeña un papel fundamental en conservar el campo magnético terrestre[4]

El uranio empobrecido (uranio-238) es utilizado en penetradores de energía cinética y protecciones para vehículos blindados.[5]

El 235U se utiliza como combustible en centrales nucleares y en algunos diseños de armamento nuclear. Para producir combustible, el uranio natural es separado en dos porciones. La porción combustible tiene más 235U que lo normal, denominándose uranio enriquecido, mientras que la porción sobrante, con menos U235 que lo normal, se llama uranio empobrecido. El uranio natural, enriquecido o empobrecido es químicamente idéntico. El uranio empobrecido es el menos radiactivo y el enriquecido el más radiactivo.

En el año 2009, la sonda japonesa SELENE descubrió por primera vez indicios de uranio en la Luna.