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Uranio

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.

Protactinio ← UranioNeptunio
Tabla completaTabla ampliada

Metal blanco plateado
Información general
Nombre, símbolo, número Uranio, U, 92
Serie química Actínidos
Grupo, período, bloque -, 7, f
Masa atómica 238,02891 u
Configuración electrónica [Rn] 5f3 6d1 7s2
Electrones por nivel 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 175 pm
Electronegatividad 1.38 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 156 pm (radio de Bohr)
Radio covalente 196±7 pm
Radio de van der Waals 186 pm
Estado(s) de oxidación 6, 5, 4, 3[1]​ (base débil)
1.ª energía de ionización 597,6 kJ/mol
2.ª energía de ionización 1420 kJ/mol
3.ª energía de ionización 1920 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido
Densidad 19,050 kg/m3
Punto de fusión 1406 K (1133 °C)
Punto de ebullición 4203 K (3930 °C)
Entalpía de vaporización 417 kJ/mol
Entalpía de fusión 15,48 kJ/mol
Varios
Estructura cristalina ortorrómbica
Calor específico 120 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 3,8 × 106 S/m
Conductividad térmica 27,6 W/(K·m)
Velocidad del sonido 3155 m/s a 293,15 K (20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del uranio
iso AN Periodo MD Ed PD
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.

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.

Origen

Junto con todos los elementos con pesos atómicos superiores al del hierro, el uranio se origina de forma natural durante las explosiones de las supernovas. El proceso físico determinante en el colapso de una supernova es la gravedad. Los valores tan elevados de gravedad que se dan en las supernovas son los que generan las capturas neutrónicas que dan lugar a átomos más pesados, entre ellos el uranio y el protactinio.

Reservas de uranio

La producción mundial de uranio fue en 2009 de 50 572 toneladas, de las que el 27,3 % se extrajo en minas de Kazajistán, el 20,1 % en Canadá, el 15,7 % en Australia, el 9,1 % en Namibia, el 7 % en Rusia, y el 6,4 % en Níger.[6]

La OCDE y el OIEA publican periódicamente un informe llamado Uranium: Resources, Production and Demand, conocido como "Red Book",[7]​ donde se hace una estimación de las reservas mundiales de uranio por países. Los grandes productores son Canadá, Australia, Kazajistán, Rusia, Níger, República Democrática del Congo, Namibia y Brasil. También hay prospecciones y yacimientos de uranio en distintos países como Colombia (en la serranía del Perijá, en la frontera compartida con Venezuela.[8]​), Perú (en la provincia de Carabaya en la región Puno), Argentina (con minas confirmadas en todo el país.[9]​) y España, entre otras zonas.

Según este informe, los recursos mundiales de uranio son suficientes para satisfacer las necesidades actuales hasta un máximo de ochenta y cinco años. Se estima que la cantidad total de existencias de uranio convencional, que puede ser explotado por menos de 130 USD por kg, es de unos 4,7 millones de toneladas, que permitirían abastecer la demanda de uranio para generación nuclear de electricidad durante 85 años. Sin embargo, los recursos mundiales de uranio en total se consideran mucho más altos. Basándose en la evidencia geológica y el conocimiento de los fosfatos de uranio, el estudio considera más de 35 millones de toneladas disponibles para su explotación. A largo plazo, los supuestos avances en la tecnología nuclear permitirían una utilización mucho mejor de los recursos de uranio. Los reactores que se están diseñando supuestamente podrían extraer unas 30 veces más energía del uranio que los reactores de hoy, lo que aumentaría la duración de las reservas a 2550 años.

En 2025, la capacidad mundial de la energía nuclear se supone que crezca a entre 450 GWe (+22 %) y 530 GWe (+44 %) de la capacidad de generación actual de cerca de 370 GWe.[10]​ Esto aumentará las necesidades de uranio anuales de entre 80 000 toneladas y 100 000 toneladas lo que consecuentemente reducirá las expectativas de la duración de las reservas naturales de uranio.

Producción mundial

Producción mundial en 2019, en toneladas por año
1. Kazajistán  Kazajistán 22808
2. Canadá  Canadá 6938
3.   Australia 6613
4. Namibia  Namibia 5476
5. Uzbekistán  Uzbekistán 3500
6. Níger  Níger 2983
7. Rusia  Rusia 2911
8. China  China 1885
9. Ucrania  Ucrania 801
10.   Estados Unidos 67

Fuente: World Nuclear.

Aplicación

El principal uso del uranio en la actualidad es como combustible para los reactores nucleares que producen el 3 % de la energía generada por el ser humano en el mundo.[cita requerida] Para ello, el uranio es enriquecido aumentando la proporción del isótopo U235 desde el 0,71 % que presenta en la naturaleza hasta valores en el rango 3-5 %. Cabe destacar que para alcanzar una explosión nuclear hace falta una proporción del 90% de U235 esto hace que los reactores nucleares no puedan explotar de forma nuclear aunque si pueden producirse explosiones físicas o químicas.

El uranio empobrecido (con una proporción de U-235 inferior a la natural), producido como producto de desecho tras la utilización del uranio en centrales nucleares, es usado en la producción de municiones perforadoras y blindajes de alta resistencia; debido principalmente a su elevada densidad (unos 19 g/cm³), su fragmentación en trozos afilados y sobre todo a que es pirofórico (entra en combustión de forma espontánea al entrar en contacto con el aire a 600 ºC aproximadamente). Su uso además conlleva la dispersión de contaminación radiactiva, como ocurrió durante la Primera Guerra del Golfo.[cita requerida]

Otros usos incluyen:

  • Por su alta densidad, se utiliza el uranio en la construcción de estabilizadores para aviones, satélites artificiales y veleros (balastos/quillas).
  • Se ha utilizado uranio como agregado para la creación de cristales de tonos fluorescentes verdes o amarillos.
  • El largo periodo de semi-desintegración del isotopo 238U se utiliza para estimar la edad de la Tierra.
  • El 238U se convierte en plutonio en los reactores reproductores. El plutonio puede ser usado en reactores o en armas nucleares.
  • Algunos accesorios luminosos utilizan uranio, del mismo modo que lo hacen algunos químicos fotográficos (nitrato de uranio).
  • Su alto peso atómico hace que el 238U pueda ser utilizado como un eficaz blindaje contra las radiaciones de alta penetración.
  • El uranio en estado metálico es usado para los blancos de rayos X, para hacer rayos X de alta energía.
  • El uranio empobrecido se usa como blindaje en los carros de combate modernos, también los misiles llevan uranio empobrecido en su espolón.
  • Fertilizantes de fosfato a menudo contienen altos contenidos de uranio natural, debido a que el mineral del cual son hechos es típicamente alto en uranio.[11]

La exposición humana

Una persona puede estar expuesta al uranio (o a sus descendientes radiactivos como el radón) por la inhalación de polvo en el aire o por la ingestión de agua[12]​ y alimentos contaminados. La cantidad de uranio en el aire es muy pequeña, sin embargo, las personas que trabajan en las fábricas de procesado de fosfatos o fertilizantes, viven cerca de instalaciones donde se hicieron pruebas de armas nucleares, viven o trabajan cerca de un campo de batalla moderno donde se ha utilizado uranio empobrecido,[13]​ o que viven o trabajan cerca de la exposición de una central térmica de carbón, las instalaciones de las minas de mineral de uranio, o instalaciones de enriquecimiento de uranio para combustible, pueden haber aumentado su exposición al uranio.[14]​ Casas o estructuras que están sobre los depósitos de uranio (naturales o depósitos artificiales de escoria) pueden tener un aumento de la incidencia de la exposición al gas radón.

La mayoría del uranio ingerido se excreta naturalmente. Sólo el 0,5 % es absorbido cuando se ingieren formas insolubles de uranio, como el óxido, mientras que la absorción de los más solubles iones uranilo puede ser de hasta un 5 %.[15]​ Sin embargo, los compuestos solubles de uranio tienden a pasar rápidamente a través de todo el cuerpo mientras que los compuestos de uranio insolubles, en especial cuando se inhala polvo en los pulmones, representan un riesgo de exposición más grave. Después de entrar en el torrente sanguíneo, el uranio absorbido tiende a la bioacumulación y la estancia durante muchos años en los tejidos óseos debido a la afinidad de uranio para los fosfatos.[15]​ El uranio no se absorbe a través de la piel, y las partículas alfa liberadas por el uranio no pueden penetrar la piel.

Genotóxicos mutágenos procedentes de la exposición al uranio pueden ser tratado con terapia de quelación[16]​ o por otros medios poco después de la exposición.[17]​ El uranio asimilado se convierte en iones uranilo, que se acumulan en los huesos, el hígado, los riñones y los tejidos reproductivos. El uranio puede ser descontaminado de las superficies de acero[18]​ y acuíferos.[19]

Efectos

El funcionamiento normal del riñón, el cerebro, el hígado, el corazón, y otros sistemas puede verse afectado por la exposición al uranio, porque, además de ser débilmente radiactivo, el uranio es un metal altamente tóxico incluso en pequeñas cantidades.[15][20][21]​ El uranio también es tóxico para la reproducción.[22][23]​ Los efectos radiológicos son generalmente locales ya que la radiación alfa, la principal forma de descomposición del U-238, tiene un alcance muy corto y no penetra en la piel. Los compuestos de uranio, en general, son mal absorbidos por el revestimiento de los pulmones y pueden seguir siendo un peligro radiológico por tiempo indefinido. [cita requerida]. Los iones uranilo UO2+, como los del trióxido de uranio o de nitrato de uranilo y de uranio, han demostrado causar defectos de nacimiento y daño al sistema inmunitario en animales de laboratorio,[24]​ mientras que el CDC ha publicado un estudio que dice que no ha sido probado ningún cáncer en seres humanos consecuencia de la exposición a los desastres naturales.[25]​ La exposición al uranio y sus productos de desintegración, especialmente el radón, es ampliamente conocida así como las amenazas para la salud.[26]​ La exposición al estroncio-90, yodo-131, y otros productos de fisión no está relacionada con la exposición al uranio, pero puede resultar de los procedimientos médicos o la exposición al combustible nuclear gastado o consecuencias del uso de armas nucleares.[27]

Aunque la exposición a la inhalación accidental de una alta concentración de hexafluoruro de uranio ha causado la muerte de personas, esas muertes se asociaron con la generación de ácido fluorhídrico y fluoruro de uranilo altamente tóxicos y no al propio uranio.[28]​ El uranio metálico finamente dividido presenta un peligro de incendio porque las partículas pequeñas pueden inflamarse espontáneamente en el aire a temperatura ambiente.[29]

Recopilación del estudio de 2004 sobre la toxicidad del uranio[20]
Sistema corporal Estudios en humanos Estudios en animales In vitro
Renal Niveles elevados de excreción de proteínas, catalasa urinaria y la diuresis. Daño a los túbulos contorneados proximales, células necróticas emitidas desde el epitelio tubular, cambios glomerulares. No hay estudios.
Cerebro / CNS Disminución del rendimiento en las pruebas neurocognitivas. Toxicidad aguda colinérgica; dosis-dependiente de la acumulación en la corteza, el cerebro medio y vermis; cambios electrofisiológicos en el hipocampo. No hay estudios.
ADN Distintos tipos de cáncer[30][31][32][33][34][35] La mutagenicidad en orina y la inducción de tumores aumentaron.

Células binucleadas | con micronúcleos, inhibición de la cinética del ciclo celular y la proliferación, la inducción de cromátidas hermanas, fenotipo oncogénico.

Ósea o muscular No hay estudios. Inhibición de la formación de hueso periodontal y de la cicatrización de la herida alveolar. No hay estudios.
Reproductiva Mineros del uranio, las niñas más primogénito. Vacuolización moderada a grave, atrofia tubular focal, de células de Leydig. No hay estudios.
Pulmones / respiratorio No hay efectos de salud adversos. Grave congestión nasal y hemorragia, lesiones pulmonares y fibrosis, edema e inflamación, cáncer de pulmón. No hay estudios
Gastrointestinales Vómito, diarrea, albuminuria. N / A N / A
Hígado No hay efectos observados en la dosis de exposición. Hígados grasos, necrosis focal. No hay estudios.
Piel No hay datos disponibles de evaluación a la exposición. Células inflamadas vacuolado epidérmica, daños a los folículos pilosos y glándulas sebáceas. No hay estudios.
Los tejidos que rodean incrustados fragmentos de uranio empobrecido. Concentraciones elevadas de uranio en la orina. Concentraciones elevadas de uranio en la orina, perturbaciones en la bioquímica y las pruebas neuropsicológicas. No hay estudios.
Sistema inmune Fatiga crónica, erupciones cutáneas, infecciones de oídos y ojos, el pelo y pérdida de peso, tos. Puede deberse a la exposición química combinada en lugar de solo DU. No hay estudios. No hay estudios.
Ojos No hay estudios. Conjuntivitis, irritación de la inflamación, edema, ulceración de los sacos conjuntivales. No hay estudios.
Sangre No hay estudios. Disminución en el recuento de glóbulos rojos y la concentración de hemoglobina. No hay estudios.
Cardiovascular Miocarditis derivada de la ingestión de uranio, que concluyó 6 meses después de la ingestión. No hay efectos. No hay estudios.

Las centrales nucleares no contaminan la atmósfera, sin embargo, generan una cierta cantidad de residuos radiactivos. Estos residuos son perjudiciales para la salud y el medio ambiente, por lo tanto, deben ser almacenados en áreas especiales durante cierto tiempo, algunos unos pocos años y otros miles de años. Los esfuerzos actualmente se centran en reciclar estos residuos con notables éxitos como el reactor BN-800 y los combustibles MOX, en un futuro se espera abandonar el Uranio y sustituirlo por combustibles nucleares que generen menos residuos o cantidades despreciables.

Referencias

  1. Morss, L.R.; Edelstein, N.M. and Fuger, J., ed. (2006). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (3rd edición). Netherlands: Springer. ISBN 9048131464. 
  2. (PDF). Archivado desde el original el 19 de abril de 2011. 
  3. . Archivado desde el original el 27 de abril de 2007. 
  4. http://diarium.usal.es/guillermo/files/2014/02/MundoCientificoMarzo2001UranioMitosyRealidades.pdf : El uranio, mitos y realidades. Mundo Científico. Marzo 2001.
  5. Emsley, Nature's Building Blocks (2001), page 479.
  6. Proyecto de mina de Uranio en España «World Uranium Mining». World Nuclear Association. Consultado el 11 de junio de 2010. 
  7. Rebook Ghana 2010
  8. . Archivado desde el original el 22 de noviembre de 2009. Consultado el 15 de enero de 2012. 
  9. {{Cita web|url=http://energiasdemipais.educ.ar/fuentes-de-energia-potencial/mapa-de-minas-de-uranio |título=Minas de uranio en la Argentina confirmadas por la YPF
  10. . Archivado desde el original el 16 de diciembre de 2007. 
  11. . Archivado desde el original el 13 de diciembre de 2009. 
  12. Quesada-González, Daniel; Jairo, Grace A.; Blake, Robert C.; Blake, Diane A.; Merkoçi, Arben (1 de noviembre de 2018). «Uranium (VI) detection in groundwater using a gold nanoparticle/paper-based lateral flow device». Scientific Reports (en inglés) 8 (1). ISSN 2045-2322. doi:10.1038/s41598-018-34610-5. Consultado el 3 de diciembre de 2018. 
  13. El uranio empobrecido y el síndrome de los Balcanes.
  14. «Radiation Information for Uranium». U.S. Environmental Protection Agency. Consultado el 31 de julio de 2009. 
  15. Emsley, 2001, p. 477.
  16. Sawicki, M; Lecerclé, D; Grillon, G; Le Gall, B; Sérandour, AL; Poncy, JL; Bailly, T; Burgada, R et al. (2008). «Bisphosphonate sequestering agents. Synthesis and preliminary evaluation for in vitro and in vivo uranium(VI) chelation.». European journal of medicinal chemistry 43 (12): 2768-77. PMID 18313802. doi:10.1016/j.ejmech.2008.01.018. 
  17. Spagnul, A; Bouvier-Capely, C; Phan, G; Rebière, F; Fattal, E (2009). «Calixarene-entrapped nanoemulsion for uranium extraction from contaminated solutions.». Journal of pharmaceutical sciences: n/a. PMID 19780139. doi:10.1002/jps.21932. 
  18. Francis, AJ; Dodge, CJ; McDonald, JA; Halada, GP (2005). «Decontamination of uranium-contaminated steel surfaces by hydroxycarboxylic acid with uranium recovery.». Environmental science & technology 39 (13): 5015-21. PMID 16053105. 
  19. Wu, WM; Carley, J; Gentry, T; Ginder-Vogel, MA; Fienen, M; Mehlhorn, T; Yan, H; Caroll, S et al. (2006). «Pilot-scale in situ bioremedation of uranium in a highly contaminated aquifer. 2. Reduction of u(VI) and geochemical control of u(VI) bioavailability.». Environmental science & technology 40 (12): 3986-95. PMID 16830572. 
  20. E. S. Craft, A. W. Abu-Qare, M. M. Flaherty, M. C. Garofolo, H. L. Rincavage, M. B. Abou-Donia (2004). «Depleted and natural uranium: chemistry and toxicological effects». Journal of Toxicology and Environmental Health Part B: Critical Reviews 7 (4): 297-317. doi:10.1080/10937400490452714. 
  21. «Toxicological Profile for Uranium» (PDF). Atlanta, GA: Agency for Toxic Substances and Disease Registry (ATSDR). 1999. CAS# 7440-61-1 mes=September. 
  22. Hindin, et al. (2005) "Teratogenicity of depleted uranium aerosols: A review from an epidemiological perspective," Environ Health, vol. 4, pp. 17
  23. Arfsten, D.P.; K.R. Still; G.D. Ritchie (2001). «A review of the effects of uranium and depleted uranium exposure on reproduction and fetal development». Toxicology and Industrial Health 17 (5–10): 180-91. PMID 12539863. doi:10.1191/0748233701th111oa. 
  24. Domingo, J. (2001) "Reproductive and developmental toxicity of natural and depleted uranium: a review," Reproductive Toxicology, vol. 15, pp. 603–609, doi: 10.1016/S0890-6238(01)00181-2 PMID 2711400
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  26. Emsley, 2001, p. 480
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  28. Richard C. Dart (2004). Medical Toxicology. Lippincott Williams & Wilkins. p. 1468. ISBN 0781728452. 
  29. C. R. Hammond (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC press. ISBN 0849304814. 
  30. The History of Uranium Mining and the Navajo People
  31. Uranium mining and lung cancer in Navajo men
  32. Navajo Uranium Workers and the Effects of Occupational Illnesses: A Case Study
  33. Uranium Mining and Lung Cancer Among Navajo Men in New Mexico and Arizona, 1969 to 1993
  34. Lung cancer among Navajo uranium miners..

Enlaces externos

  •   Wikimedia Commons alberga una galería multimedia sobre Uranio.
  •   Wikcionario tiene definiciones y otra información sobre uranio.
  • ATSDR en Español - ToxFAQs™: Uranio
  • ATSDR en Español - Resumen de Salud Pública: Uranio Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (dominio público)
  • El uranio, un elemento poco conocido. Nuclear España, julio de 2005
  •   Datos: Q1098
  •   Multimedia: Uranium

uranio, para, otros, usos, este, término, véase, desambiguación, uranio, elemento, químico, metálico, color, plateado, grisáceo, serie, actínidos, símbolo, químico, número, atómico, ello, posee, protones, electrones, valencia, núcleo, puede, contener, entre, n. Para otros usos de este termino vease Uranio desambiguacion El uranio es un elemento quimico metalico de color plateado grisaceo de la serie de los actinidos su simbolo quimico es U y su numero atomico es 92 Por ello posee 92 protones y 92 electrones con una valencia de 6 Su nucleo puede contener entre 142 y 146 neutrones sus isotopos mas abundantes son el 238U que posee 146 neutrones y el 235U con 143 neutrones El uranio tiene el mayor peso atomico de entre todos los elementos que se encuentran en la naturaleza El uranio es aproximadamente un 70 mas denso que el plomo aunque menos denso que el oro o el wolframio Es levemente radiactivo Fue descubierto como oxido en 1789 por M H Klaproth que lo llamo asi en el honor del planeta Urano que acababa de ser descubierto en 1781 Protactinio Uranio Neptunio 92 U y Ur Tabla completa Tabla ampliadaMetal blanco plateadoInformacion generalNombre simbolo numeroUranio U 92Serie quimicaActinidosGrupo periodo bloque 7 fMasa atomica238 02891 uConfiguracion electronica Rn 5f3 6d1 7s2Electrones por nivel2 8 18 32 21 9 2 imagen Propiedades atomicasRadio medio175 pmElectronegatividad1 38 escala de Pauling Radio atomico calc 156 pm radio de Bohr Radio covalente196 7 pmRadio de van der Waals186 pmEstado s de oxidacion6 5 4 3 1 base debil 1 ª energia de ionizacion597 6 kJ mol2 ª energia de ionizacion1420 kJ mol3 ª energia de ionizacion1920 kJ molPropiedades fisicasEstado ordinarioSolidoDensidad19 050 kg m3Punto de fusion1406 K 1133 C Punto de ebullicion4203 K 3930 C Entalpia de vaporizacion417 kJ molEntalpia de fusion15 48 kJ molVariosEstructura cristalinaortorrombicaCalor especifico120 J K kg Conductividad electrica3 8 106 S mConductividad termica27 6 W K m Velocidad del sonido3155 m s a 293 15 K 20 C Isotopos mas establesArticulo principal Isotopos del uranioiso AN Periodo MD Ed PDMeV232USintetico68 9 aa amp FE5 414228Th233USintetico159200 aa amp FE4 909229Th234U0 0054 245500 aa amp FE4 859230Th235U0 7204 7 038 108 aa amp FE4 679231Th236USintetico2 342 107 aa amp FE4 572232Th238U99 2742 4 51 109 aa amp FE4 270234ThValores en el SI y condiciones normales de presion y temperatura salvo que se indique lo contrario editar datos en Wikidata Indice 1 Caracteristicas 2 Origen 3 Reservas de uranio 4 Produccion mundial 5 Aplicacion 6 La exposicion humana 6 1 Efectos 7 Referencias 8 Enlaces externosCaracteristicas EditarEn la naturaleza se presenta en muy bajas concentraciones unas pocas partes por millon o ppm en rocas tierras agua y los seres vivos Para su uso el uranio debe ser extraido y concentrado a partir de minerales que lo contienen como por ejemplo la uranitita ver mineria del uranio Las rocas son tratadas quimicamente para separar el uranio convirtiendolo en compuestos quimicos de uranio El residuo se denomina esteril Esos esteriles contienen las mismas sustancias radioactivas que poseia el mineral original y que no fueron separadas como el radio el torio o el potasio El uranio natural esta formado por tres tipos de isotopos 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 relacion 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 anos se produjeron reactores nucleares naturales El uranio decae muy lentamente emitiendo una particula alfa El periodo de semidesintegracion del uranio 238 es aproximadamente 4470 millones de anos y el del uranio 235 es 704 millones de anos 3 lo que los convierte en utiles para estimar la edad de la Tierra vease fechado mediante uranio torio fechado mediante uranio plomo y fechado mediante uranio uranio Muchos usos contemporaneos del uranio hacen uso de estas propiedades nucleares unicas El uranio 235 se distingue por ser el unico elemento que se encuentra en la naturaleza que es un isotopo fisionable El uranio 238 es fisionable por neutrones rapidos y tambien es un material fertil que puede transmutarse en un reactor nuclear en plutonio 239 que es fisionable Es posible producir el isotopo fisionable artificial uranio 233 a partir de torio natural lo que desempena un rol importante en la tecnologia nuclear Mientras que el uranio 238 posee una pequena probabilidad de fision espontanea o al ser bombardeado por neutrones rapidos el uranio 235 posee una mayor probabilidad de fisionarse al ser bombardeado por neutrones termicos por lo que es la principal reaccion responsable de la generacion 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 reaccion nuclear en cadena El uranio fundamentalmente el U 238 desempena un papel fundamental en conservar el campo magnetico terrestre 4 El uranio empobrecido uranio 238 es utilizado en penetradores de energia cinetica y protecciones para vehiculos blindados 5 El 235U se utiliza como combustible en centrales nucleares y en algunos disenos de armamento nuclear Para producir combustible el uranio natural es separado en dos porciones La porcion combustible tiene mas 235U que lo normal denominandose uranio enriquecido mientras que la porcion sobrante con menos U235 que lo normal se llama uranio empobrecido El uranio natural enriquecido o empobrecido es quimicamente identico El uranio empobrecido es el menos radiactivo y el enriquecido el mas radiactivo En el ano 2009 la sonda japonesa SELENE descubrio por primera vez indicios de uranio en la Luna Origen EditarJunto con todos los elementos con pesos atomicos superiores al del hierro el uranio se origina de forma natural durante las explosiones de las supernovas El proceso fisico determinante en el colapso de una supernova es la gravedad Los valores tan elevados de gravedad que se dan en las supernovas son los que generan las capturas neutronicas que dan lugar a atomos mas pesados entre ellos el uranio y el protactinio Reservas de uranio EditarLa produccion mundial de uranio fue en 2009 de 50 572 toneladas de las que el 27 3 se extrajo en minas de Kazajistan el 20 1 en Canada el 15 7 en Australia el 9 1 en Namibia el 7 en Rusia y el 6 4 en Niger 6 La OCDE y el OIEA publican periodicamente un informe llamado Uranium Resources Production and Demand conocido como Red Book 7 donde se hace una estimacion de las reservas mundiales de uranio por paises Los grandes productores son Canada Australia Kazajistan Rusia Niger Republica Democratica del Congo Namibia y Brasil Tambien hay prospecciones y yacimientos de uranio en distintos paises como Colombia en la serrania del Perija en la frontera compartida con Venezuela 8 Peru en la provincia de Carabaya en la region Puno Argentina con minas confirmadas en todo el pais 9 y Espana entre otras zonas Segun este informe los recursos mundiales de uranio son suficientes para satisfacer las necesidades actuales hasta un maximo de ochenta y cinco anos Se estima que la cantidad total de existencias de uranio convencional que puede ser explotado por menos de 130 USD por kg es de unos 4 7 millones de toneladas que permitirian abastecer la demanda de uranio para generacion nuclear de electricidad durante 85 anos Sin embargo los recursos mundiales de uranio en total se consideran mucho mas altos Basandose en la evidencia geologica y el conocimiento de los fosfatos de uranio el estudio considera mas de 35 millones de toneladas disponibles para su explotacion A largo plazo los supuestos avances en la tecnologia nuclear permitirian una utilizacion mucho mejor de los recursos de uranio Los reactores que se estan disenando supuestamente podrian extraer unas 30 veces mas energia del uranio que los reactores de hoy lo que aumentaria la duracion de las reservas a 2550 anos En 2025 la capacidad mundial de la energia nuclear se supone que crezca a entre 450 GWe 22 y 530 GWe 44 de la capacidad de generacion actual de cerca de 370 GWe 10 Esto aumentara las necesidades de uranio anuales de entre 80 000 toneladas y 100 000 toneladas lo que consecuentemente reducira las expectativas de la duracion de las reservas naturales de uranio Produccion mundial EditarProduccion mundial en 2019 en toneladas por ano 1 Kazajistan Kazajistan 228082 Canada Canada 69383 Australia 66134 Namibia Namibia 54765 Uzbekistan Uzbekistan 35006 Niger Niger 29837 Rusia Rusia 29118 China China 18859 Ucrania Ucrania 80110 Estados Unidos 67Fuente World Nuclear Aplicacion EditarEl principal uso del uranio en la actualidad es como combustible para los reactores nucleares que producen el 3 de la energia generada por el ser humano en el mundo cita requerida Para ello el uranio es enriquecido aumentando la proporcion del isotopo U235 desde el 0 71 que presenta en la naturaleza hasta valores en el rango 3 5 Cabe destacar que para alcanzar una explosion nuclear hace falta una proporcion del 90 de U235 esto hace que los reactores nucleares no puedan explotar de forma nuclear aunque si pueden producirse explosiones fisicas o quimicas El uranio empobrecido con una proporcion de U 235 inferior a la natural producido como producto de desecho tras la utilizacion del uranio en centrales nucleares es usado en la produccion de municiones perforadoras y blindajes de alta resistencia debido principalmente a su elevada densidad unos 19 g cm su fragmentacion en trozos afilados y sobre todo a que es piroforico entra en combustion de forma espontanea al entrar en contacto con el aire a 600 ºC aproximadamente Su uso ademas conlleva la dispersion de contaminacion radiactiva como ocurrio durante la Primera Guerra del Golfo cita requerida Otros usos incluyen Por su alta densidad se utiliza el uranio en la construccion de estabilizadores para aviones satelites artificiales y veleros balastos quillas Se ha utilizado uranio como agregado para la creacion de cristales de tonos fluorescentes verdes o amarillos El largo periodo de semi desintegracion del isotopo 238U se utiliza para estimar la edad de la Tierra El 238U se convierte en plutonio en los reactores reproductores El plutonio puede ser usado en reactores o en armas nucleares Algunos accesorios luminosos utilizan uranio del mismo modo que lo hacen algunos quimicos fotograficos nitrato de uranio Su alto peso atomico hace que el 238U pueda ser utilizado como un eficaz blindaje contra las radiaciones de alta penetracion El uranio en estado metalico es usado para los blancos de rayos X para hacer rayos X de alta energia El uranio empobrecido se usa como blindaje en los carros de combate modernos tambien los misiles llevan uranio empobrecido en su espolon Fertilizantes de fosfato a menudo contienen altos contenidos de uranio natural debido a que el mineral del cual son hechos es tipicamente alto en uranio 11 La exposicion humana EditarUna persona puede estar expuesta al uranio o a sus descendientes radiactivos como el radon por la inhalacion de polvo en el aire o por la ingestion de agua 12 y alimentos contaminados La cantidad de uranio en el aire es muy pequena sin embargo las personas que trabajan en las fabricas de procesado de fosfatos o fertilizantes viven cerca de instalaciones donde se hicieron pruebas de armas nucleares viven o trabajan cerca de un campo de batalla moderno donde se ha utilizado uranio empobrecido 13 o que viven o trabajan cerca de la exposicion de una central termica de carbon las instalaciones de las minas de mineral de uranio o instalaciones de enriquecimiento de uranio para combustible pueden haber aumentado su exposicion al uranio 14 Casas o estructuras que estan sobre los depositos de uranio naturales o depositos artificiales de escoria pueden tener un aumento de la incidencia de la exposicion al gas radon La mayoria del uranio ingerido se excreta naturalmente Solo el 0 5 es absorbido cuando se ingieren formas insolubles de uranio como el oxido mientras que la absorcion de los mas solubles iones uranilo puede ser de hasta un 5 15 Sin embargo los compuestos solubles de uranio tienden a pasar rapidamente a traves de todo el cuerpo mientras que los compuestos de uranio insolubles en especial cuando se inhala polvo en los pulmones representan un riesgo de exposicion mas grave Despues de entrar en el torrente sanguineo el uranio absorbido tiende a la bioacumulacion y la estancia durante muchos anos en los tejidos oseos debido a la afinidad de uranio para los fosfatos 15 El uranio no se absorbe a traves de la piel y las particulas alfa liberadas por el uranio no pueden penetrar la piel Genotoxicos mutagenos procedentes de la exposicion al uranio pueden ser tratado con terapia de quelacion 16 o por otros medios poco despues de la exposicion 17 El uranio asimilado se convierte en iones uranilo que se acumulan en los huesos el higado los rinones y los tejidos reproductivos El uranio puede ser descontaminado de las superficies de acero 18 y acuiferos 19 Efectos Editar El funcionamiento normal del rinon el cerebro el higado el corazon y otros sistemas puede verse afectado por la exposicion al uranio porque ademas de ser debilmente radiactivo el uranio es un metal altamente toxico incluso en pequenas cantidades 15 20 21 El uranio tambien es toxico para la reproduccion 22 23 Los efectos radiologicos son generalmente locales ya que la radiacion alfa la principal forma de descomposicion del U 238 tiene un alcance muy corto y no penetra en la piel Los compuestos de uranio en general son mal absorbidos por el revestimiento de los pulmones y pueden seguir siendo un peligro radiologico por tiempo indefinido cita requerida Los iones uranilo UO2 como los del trioxido de uranio o de nitrato de uranilo y de uranio han demostrado causar defectos de nacimiento y dano al sistema inmunitario en animales de laboratorio 24 mientras que el CDC ha publicado un estudio que dice que no ha sido probado ningun cancer en seres humanos consecuencia de la exposicion a los desastres naturales 25 La exposicion al uranio y sus productos de desintegracion especialmente el radon es ampliamente conocida asi como las amenazas para la salud 26 La exposicion al estroncio 90 yodo 131 y otros productos de fision no esta relacionada con la exposicion al uranio pero puede resultar de los procedimientos medicos o la exposicion al combustible nuclear gastado o consecuencias del uso de armas nucleares 27 Aunque la exposicion a la inhalacion accidental de una alta concentracion de hexafluoruro de uranio ha causado la muerte de personas esas muertes se asociaron con la generacion de acido fluorhidrico y fluoruro de uranilo altamente toxicos y no al propio uranio 28 El uranio metalico finamente dividido presenta un peligro de incendio porque las particulas pequenas pueden inflamarse espontaneamente en el aire a temperatura ambiente 29 Recopilacion del estudio de 2004 sobre la toxicidad del uranio 20 Sistema corporal Estudios en humanos Estudios en animales In vitroRenal Niveles elevados de excrecion de proteinas catalasa urinaria y la diuresis Dano a los tubulos contorneados proximales celulas necroticas emitidas desde el epitelio tubular cambios glomerulares No hay estudios Cerebro CNS Disminucion del rendimiento en las pruebas neurocognitivas Toxicidad aguda colinergica dosis dependiente de la acumulacion en la corteza el cerebro medio y vermis cambios electrofisiologicos en el hipocampo No hay estudios ADN Distintos tipos de cancer 30 31 32 33 34 35 La mutagenicidad en orina y la induccion de tumores aumentaron Celulas binucleadas con micronucleos inhibicion de la cinetica del ciclo celular y la proliferacion la induccion de cromatidas hermanas fenotipo oncogenico osea o muscular No hay estudios Inhibicion de la formacion de hueso periodontal y de la cicatrizacion de la herida alveolar No hay estudios Reproductiva Mineros del uranio las ninas mas primogenito Vacuolizacion moderada a grave atrofia tubular focal de celulas de Leydig No hay estudios Pulmones respiratorio No hay efectos de salud adversos Grave congestion nasal y hemorragia lesiones pulmonares y fibrosis edema e inflamacion cancer de pulmon No hay estudiosGastrointestinales Vomito diarrea albuminuria N A N AHigado No hay efectos observados en la dosis de exposicion Higados grasos necrosis focal No hay estudios Piel No hay datos disponibles de evaluacion a la exposicion Celulas inflamadas vacuolado epidermica danos a los foliculos pilosos y glandulas sebaceas No hay estudios Los tejidos que rodean incrustados fragmentos de uranio empobrecido Concentraciones elevadas de uranio en la orina Concentraciones elevadas de uranio en la orina perturbaciones en la bioquimica y las pruebas neuropsicologicas No hay estudios Sistema inmune Fatiga cronica erupciones cutaneas infecciones de oidos y ojos el pelo y perdida de peso tos Puede deberse a la exposicion quimica combinada en lugar de solo DU No hay estudios No hay estudios Ojos No hay estudios Conjuntivitis irritacion de la inflamacion edema ulceracion de los sacos conjuntivales No hay estudios Sangre No hay estudios Disminucion en el recuento de globulos rojos y la concentracion de hemoglobina No hay estudios Cardiovascular Miocarditis derivada de la ingestion de uranio que concluyo 6 meses despues de la ingestion No hay efectos No hay estudios Las centrales nucleares no contaminan la atmosfera sin embargo generan una cierta cantidad de residuos radiactivos Estos residuos son perjudiciales para la salud y el medio ambiente por lo tanto deben ser almacenados en areas especiales durante cierto tiempo algunos unos pocos anos y otros miles de anos Los esfuerzos actualmente se centran en reciclar estos residuos con notables exitos como el reactor BN 800 y los combustibles MOX en un futuro se espera abandonar el Uranio y sustituirlo por combustibles nucleares que generen menos residuos o cantidades despreciables Referencias Editar Morss L R Edelstein N M and Fuger J ed 2006 The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements 3rd 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, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos