Artikel itu menceritakan tentang bila unsur kimia seperti uranium ditemui, dan dalam industri mana bahan ini digunakan pada zaman kita.
Uranium ialah unsur kimia dalam industri tenaga dan ketenteraan
Pada setiap masa, orang ramai telah cuba mencari sumber tenaga yang sangat cekap, dan idealnya - untuk mencipta apa yang dipanggil mesin gerakan kekal. Malangnya, kemustahilan kewujudannya secara teori telah dibuktikan dan dibuktikan pada abad ke-19, tetapi para saintis masih tidak pernah kehilangan harapan untuk merealisasikan impian sejenis peranti yang mampu menghasilkan sejumlah besar tenaga "bersih" untuk masa yang sangat lama. lama.
Sebahagiannya ini direalisasikan dengan penemuan bahan seperti uranium. Unsur kimia dengan nama ini membentuk asas untuk pembangunan reaktor nuklear, yang pada zaman kita memberikan tenaga kepada seluruh bandar, kapal selam, kapal kutub, dan sebagainya. Benar, tenaga mereka tidak boleh dipanggil "bersih", tetapi dalam beberapa tahun kebelakangan ini banyak syarikat telah membangunkan "bateri atom" berasaskan tritium padat untuk dijual secara meluas - ia tidak mempunyai bahagian bergerak dan selamat untuk kesihatan.
Namun, dalam artikel ini kami akan menganalisis secara terperinci sejarah penemuan unsur kimiadipanggil uranium dan tindak balas pembelahan nukleusnya.
Definisi
Uranium ialah unsur kimia yang mempunyai nombor atom 92 dalam jadual berkala Mendeleev. Jisim atomnya ialah 238.029. Ia ditandakan dengan simbol U. Dalam keadaan biasa, ia adalah logam keperakan yang padat dan berat. Jika kita bercakap tentang radioaktivitinya, maka uranium itu sendiri adalah unsur yang mempunyai keradioaktifan yang lemah. Ia juga tidak mengandungi isotop yang stabil sepenuhnya. Dan isotop sedia ada yang paling stabil ialah uranium-338.
Kami telah mengetahui apakah unsur ini, dan sekarang mari kita lihat sejarah penemuannya.
Sejarah
Bahan seperti uranium oksida semulajadi telah diketahui orang sejak zaman purba, dan pengrajin purba menggunakannya untuk membuat sayu, yang digunakan untuk menutup pelbagai seramik untuk kalis air kapal dan produk lain, serta mereka hiasan.
Tahun 1789 merupakan tarikh penting dalam sejarah penemuan unsur kimia ini. Pada masa itulah ahli kimia dan Martin Klaproth kelahiran Jerman dapat memperoleh uranium logam pertama. Dan unsur baharu itu mendapat namanya sebagai penghormatan kepada planet yang ditemui lapan tahun lebih awal.
Selama hampir 50 tahun, uranium yang diperoleh kemudiannya dianggap sebagai logam tulen, namun, pada tahun 1840, seorang ahli kimia dari Perancis, Eugene-Melchior Peligot, dapat membuktikan bahawa bahan yang diperolehi oleh Klaproth, walaupun terdapat tanda-tanda luaran yang sesuai., bukan logam sama sekali, tetapi uranium oksida. Tidak lama kemudian, Peligo yang sama menerimauranium sebenar ialah logam kelabu yang sangat berat. Pada masa itulah berat atom bagi bahan seperti uranium pertama kali ditentukan. Unsur kimia pada tahun 1874 telah diletakkan oleh Dmitri Mendeleev dalam jadual unsur berkalanya yang terkenal, dan Mendeleev menggandakan berat atom bahan itu dua kali. Dan hanya 12 tahun kemudian, ia telah dibuktikan secara eksperimen bahawa ahli kimia yang hebat itu tidak tersilap dalam pengiraannya.
Radioaktiviti
Tetapi minat yang benar-benar meluas dalam elemen ini dalam komuniti saintifik bermula pada tahun 1896, apabila Becquerel menemui fakta bahawa uranium memancarkan sinar yang dinamakan sempena penyelidik - sinar Becquerel. Kemudian, salah seorang saintis paling terkenal dalam bidang ini, Marie Curie, menamakan fenomena ini sebagai radioaktiviti.
Tarikh penting seterusnya dalam kajian uranium dianggap pada tahun 1899: ketika itulah Rutherford mendapati sinaran uranium tidak homogen dan dibahagikan kepada dua jenis - sinar alfa dan beta. Dan setahun kemudian, Paul Villar (Villard) menemui yang ketiga, jenis sinaran radioaktif terakhir yang kita ketahui hari ini - yang dipanggil sinar gama.
Tujuh tahun kemudian, pada tahun 1906, Rutherford, berdasarkan teori radioaktivitinya, menjalankan eksperimen pertama, yang tujuannya adalah untuk menentukan umur pelbagai mineral. Kajian-kajian ini meletakkan asas, antara lain, untuk pembentukan teori dan amalan analisis radiokarbon.
Pembelahan nukleus uranium
Tetapi, mungkin, penemuan yang paling penting, terima kasih kepada yangperlombongan dan pengayaan uranium secara meluas untuk tujuan keamanan dan ketenteraan adalah proses pembelahan nukleus uranium. Ia berlaku pada tahun 1938, penemuan itu dilakukan oleh ahli fizik Jerman Otto Hahn dan Fritz Strassmann. Kemudian, teori ini menerima pengesahan saintifik dalam karya beberapa lagi ahli fizik Jerman.
Intipati mekanisme yang mereka temui adalah seperti berikut: jika anda menyinari nukleus isotop uranium-235 dengan neutron, maka, menangkap neutron bebas, ia mula membahagi. Dan, seperti yang kita semua tahu, proses ini disertai dengan pembebasan sejumlah besar tenaga. Ini berlaku terutamanya disebabkan oleh tenaga kinetik sinaran itu sendiri dan serpihan nukleus. Jadi sekarang kita tahu bagaimana pembelahan uranium berlaku.
Penemuan mekanisme ini dan hasilnya adalah titik permulaan penggunaan uranium untuk tujuan keamanan dan ketenteraan.
Jika kita bercakap tentang penggunaannya untuk tujuan ketenteraan, maka buat pertama kalinya teori bahawa adalah mungkin untuk mewujudkan keadaan untuk proses sedemikian sebagai tindak balas pembelahan berterusan nukleus uranium (kerana tenaga yang besar diperlukan untuk meletup bom nuklear) telah dibuktikan oleh ahli fizik Soviet Zeldovich dan Khariton. Tetapi untuk mencipta tindak balas sedemikian, uranium mesti diperkaya, kerana dalam keadaan biasa ia tidak mempunyai sifat yang diperlukan.
Kami telah berkenalan dengan sejarah elemen ini, kini kami akan mengetahui di mana ia digunakan.
Kegunaan dan jenis isotop uranium
Selepas penemuan proses seperti tindak balas pembelahan rantai uranium, ahli fizik berdepan dengan persoalan di mana hendak menggunakannya?
Pada masa ini, terdapat dua kawasan utama di mana isotop uranium digunakan. Ini adalah industri dan tentera yang aman (atau tenaga). Kedua-dua yang pertama dan kedua menggunakan tindak balas pembelahan nuklear isotop uranium-235, hanya kuasa keluaran yang berbeza. Ringkasnya, dalam reaktor nuklear, tidak perlu mencipta dan mengekalkan proses ini dengan kuasa yang sama yang diperlukan untuk melakukan letupan bom nuklear.
Jadi, industri utama di mana tindak balas pembelahan uranium digunakan telah disenaraikan.
Tetapi mendapatkan isotop uranium-235 adalah tugas teknologi yang sangat kompleks dan mahal, dan tidak setiap negeri mampu untuk membina loji pengayaan. Sebagai contoh, untuk mendapatkan dua puluh tan bahan api uranium, di mana kandungan isotop uranium 235 adalah daripada 3-5%, adalah perlu untuk memperkayakan lebih daripada 153 tan uranium "mentah" semula jadi.
Isotop uranium-238 digunakan terutamanya dalam reka bentuk senjata nuklear untuk meningkatkan kuasanya. Selain itu, apabila ia menangkap neutron, diikuti dengan proses pereputan beta, isotop ini akhirnya boleh bertukar menjadi plutonium-239 - bahan api biasa untuk kebanyakan reaktor nuklear moden.
Walaupun semua kekurangan reaktor tersebut (kos tinggi, kerumitan penyelenggaraan, bahaya kemalangan), operasinya membuahkan hasil dengan sangat cepat, dan ia menghasilkan lebih banyak tenaga yang tiada tandingannya daripada loji janakuasa haba atau hidroelektrik klasik.
Selain itu, tindak balas pembelahan nukleus uranium memungkinkan untuk mencipta senjata nuklear pemusnah besar-besaran. Ia dibezakan oleh kekuatannya yang sangat besar, relatifkekompakan dan hakikat bahawa ia mampu menjadikan kawasan tanah yang luas tidak sesuai untuk didiami manusia. Benar, senjata atom moden menggunakan plutonium, bukan uranium.
Uranium habis
Terdapat juga pelbagai jenis uranium seperti yang telah habis. Ia mempunyai tahap radioaktiviti yang sangat rendah, yang bermaksud ia tidak berbahaya kepada manusia. Ia digunakan semula dalam bidang ketenteraan, sebagai contoh, ia ditambah pada perisai kereta kebal American Abrams untuk memberikan kekuatan tambahan. Di samping itu, dalam hampir semua tentera berteknologi tinggi anda boleh menemui pelbagai peluru dengan uranium yang habis. Sebagai tambahan kepada jisimnya yang tinggi, mereka mempunyai satu lagi harta yang sangat menarik - selepas pemusnahan peluru, serpihan dan habuk logamnya menyala secara spontan. Dan dengan cara ini, buat pertama kalinya peluru sedemikian digunakan semasa Perang Dunia Kedua. Seperti yang dapat kita lihat, uranium ialah unsur yang telah digunakan dalam pelbagai bidang aktiviti manusia.
Kesimpulan
Menurut ramalan saintis, sekitar tahun 2030, semua deposit uranium yang besar akan habis sepenuhnya, selepas itu pembangunan lapisan yang sukar dicapai akan bermula dan harga akan meningkat. Ngomong-ngomong, bijih uranium itu sendiri sama sekali tidak berbahaya kepada manusia - beberapa pelombong telah mengusahakan pengekstrakannya selama beberapa generasi. Kini kita telah mengetahui sejarah penemuan unsur kimia ini dan cara tindak balas pembelahan nukleusnya digunakan.
Dengan cara ini, fakta menarik diketahui - sebatian uranium telah lama digunakan sebagai cat untuk porselin dankaca (dipanggil kaca uranium) sehingga tahun 1950-an.
