Sobre o Urânio
O urânio é um metal branco prateado na série dos actinídeos da tabela periódica. O urânio é fracamente radioativo porque todos os isótopos de urânio são instáveis, com meias-vidas variando entre 159.200 anos e 4,5 bilhões de anos. O urânio tem o maior peso atômico dos elementos de ocorrência primordial. A sua densidade é cerca de 70% superior à do chumbo e ligeiramente inferior à do ouro ou do tungsténio. O urânio é comumente encontrado em níveis baixos (alguns ppm – partes por milhão) em todas as rochas, solo, água, plantas e animais (incluindo humanos). O urânio também ocorre na água do mar e pode ser recuperado da água do oceano. Concentrações significativas de urânio ocorrem em algumas substâncias, como uraninita (o minério de urânio mais comum), depósitos de rocha fosfática e outros minerais.
Resumo
| Elemento | Urânio |
| Número atômico | 92 |
| Categoria do elemento | Metal de terras raras |
| Fase em STP | Sólido |
| Densidade | 19,05 g/cm3 |
| Resistência à tração | 390 MPa |
| Força de rendimento | 190 MPa |
| Módulo de elasticidade de Young | 208 GPa |
| Escala de Mohs | 6 |
| Dureza Brinell | 2400 MPa |
| Dureza Vickers | 1960 MPa |
| Ponto de fusão | 1132 °C |
| Ponto de ebulição | 4131 °C |
| Condutividade térmica | 27 W/mK |
| Coeficiente de Expansão Térmica | 13,9 µm/mK |
| Calor específico | 0,12 J/gK |
| Calor de fusão | 8,52 kJ/mol |
| Calor da vaporização | 417 kJ/mol |
| Resistividade elétrica [nanoOhm meter] | 280 |
| Suscetibilidade Magnética | N/D |
Aplicações do Urânio
O principal uso de urânio no setor civil é para abastecer usinas nucleares. Um quilograma de urânio-235 pode teoricamente produzir cerca de 20 terajoules de energia, assumindo fissão completa; tanta energia quanto 1,5 milhão de quilogramas (1500 toneladas) de carvão. O reator típico pode conter cerca de 100 toneladas de urânio enriquecido (ou seja, cerca de 113 toneladas de dióxido de urânio). Este combustível é carregado, por exemplo, em 157 conjuntos de combustível compostos por mais de 45000 barras de combustível. Um conjunto de combustível comum contém energia para aproximadamente 4 anos de operação em potência máxima. O combustível removido (combustível nuclear gasto) ainda contém cerca de 96% de material reutilizável (deve ser removido devido à diminuição do kinf de um conjunto). Antes (e, ocasionalmente, depois) da descoberta da radioatividade, o urânio era usado principalmente em pequenas quantidades para vidro amarelo e esmaltes de cerâmica, como vidro de urânio. O urânio também é usado pelos militares para alimentar submarinos nucleares e em armas nucleares. Devido à sua alta densidade, este material é encontrado em sistemas de orientação inercial e em bússolas giroscópicas.[10] O urânio empobrecido é preferido em relação aos metais igualmente densos devido à sua capacidade de ser facilmente usinado e fundido, bem como seu custo relativamente baixo. O principal risco de exposição ao urânio empobrecido é o envenenamento químico por óxido de urânio, em vez de radioatividade (o urânio é apenas um emissor alfa fraco). O urânio empobrecido é o urânio que tem muito menos urânio-235 do que o urânio natural. É consideravelmente menos radioativo que o urânio natural. É um metal denso que pode ser usado como lastro para navios e contrapesos para aeronaves. Também é usado em munições e armaduras. O urânio empobrecido também pode ser usado para proteger a radiação. O urânio empobrecido é muito mais eficaz devido ao seu Z mais alto. O urânio empobrecido é usado para blindagem em fontes portáteis de raios gama. O urânio é usado em aços rápidos como agente de liga para melhorar a resistência e a tenacidade. O trióxido de urânio (também chamado de óxido urânico) com fórmula UO3, é um pó amarelo alaranjado e é usado como pigmento para cerâmica. Em copos produz um belo “vidro de urânio” amarelo-esverdeado.
Produção e preço do Urânio
Os preços das matérias-primas mudam diariamente. Eles são impulsionados principalmente pela oferta, demanda e preços de energia. Em 2019, os preços do urânio puro estavam em torno de N/A $/kg.
O urânio é comumente encontrado em níveis baixos (alguns ppm – partes por milhão) em todas as rochas, solo, água, plantas e animais (incluindo humanos). O urânio também ocorre na água do mar e pode ser recuperado da água do oceano. Concentrações significativas de urânio ocorrem em algumas substâncias, como uraninita (o minério de urânio mais comum), depósitos de rocha fosfática e outros minerais. O urânio é frequentemente encontrado com cobre, fosfatos e outros minerais; assim, muitas vezes é um co-produto de outras operações de mineração. A produção mundial de urânio em 2015 foi de 60496 toneladas. Cazaquistão, Canadá e Austrália são os três maiores produtores e juntos respondem por 70% da produção mundial de urânio. O urânio é comumente encontrado em níveis baixos (alguns ppm – partes por milhão) em todas as rochas, solo, água, plantas e animais (incluindo humanos). O urânio ocorre também na água do mar, e pode ser recuperado da água do oceano. Mas apenas alguns dos minérios de urânio conhecidos contêm urânio suficiente (superior a 0,1%) para extrair comercialmente. Concentrações significativas de urânio ocorrem em algumas substâncias, como uraninita (o minério de urânio mais comum), depósitos de rocha fosfática e outros minerais.
Fonte: www.luciteria.com
Propriedades Mecânicas do Urânio
Força do Urânio
Na mecânica dos materiais, a resistência de um material é sua capacidade de suportar uma carga aplicada sem falha ou deformação plástica. A resistência dos materiais considera basicamente a relação entre as cargas externas aplicadas a um material e a deformação resultante ou alteração nas dimensões do material. Ao projetar estruturas e máquinas, é importante considerar esses fatores, para que o material selecionado tenha resistência adequada para resistir às cargas ou forças aplicadas e manter sua forma original. A resistência de um material é sua capacidade de suportar esta carga aplicada sem falha ou deformação plástica.
Para tensão de tração, a capacidade de um material ou estrutura de suportar cargas que tendem a se alongar é conhecida como resistência à tração final (UTS). O limite de escoamento ou tensão de escoamento é a propriedade do material definida como a tensão na qual um material começa a se deformar plasticamente, enquanto o ponto de escoamento é o ponto onde a deformação não linear (elástica + plástica) começa.
Veja também: Resistência dos Materiais
Resistência à tração final do Urânio
A resistência à tração final do Urânio é de 390 MPa.
Força de rendimento de Urânio
O limite de escoamento do Urânio é de 190 MPa.
Módulo de Elasticidade do Urânio
O módulo de elasticidade de Young do Urânio é 190 MPa.
Dureza do Urânio
Na ciência dos materiais, a dureza é a capacidade de suportar o recuo da superfície (deformação plástica localizada) e arranhões. O teste de dureza Brinell é um dos testes de dureza de indentação, que foi desenvolvido para testes de dureza. Nos testes Brinell, um penetrador esférico duro é forçado sob uma carga específica na superfície do metal a ser testado.
A dureza Brinell do Urânio é de aproximadamente 2400 MPa.
O método de teste de dureza Vickers foi desenvolvido por Robert L. Smith e George E. Sandland na Vickers Ltd como uma alternativa ao método Brinell para medir a dureza dos materiais. O método de teste de dureza Vickers também pode ser usado como um método de teste de microdureza, que é usado principalmente para peças pequenas, seções finas ou trabalhos de profundidade de caixa.
A dureza Vickers do Urânio é de aproximadamente 1960 MPa.
A dureza ao risco é a medida de quão resistente uma amostra é à deformação plástica permanente devido ao atrito de um objeto pontiagudo. A escala mais comum para este teste qualitativo é a escala de Mohs, que é usada em mineralogia. A escala Mohs de dureza mineral é baseada na capacidade de uma amostra natural de mineral riscar visivelmente outro mineral.
O urânio tem uma dureza de aproximadamente 6.
Veja também: Dureza dos Materiais
Urânio – Estrutura Cristalina
Uma possível estrutura cristalina do Urânio é a estrutura ortorrômbica.
Nos metais e em muitos outros sólidos, os átomos estão dispostos em arranjos regulares chamados cristais. Uma rede cristalina é um padrão repetitivo de pontos matemáticos que se estende por todo o espaço. As forças de ligação química causam essa repetição. É esse padrão repetido que controla propriedades como força, ductilidade, densidade, condutividade (propriedade de conduzir ou transmitir calor, eletricidade, etc.) e forma. Existem 14 tipos gerais de tais padrões conhecidos como reticulados de Bravais.
Veja também: Estrutura Cristalina de Materiais
Estrutura Cristalina de Urânio
Força dos Elementos
Elasticidade dos Elementos
Dureza dos Elementos
Propriedades Térmicas do Urânio
Urânio – Ponto de fusão e ponto de ebulição
O ponto de fusão do urânio é 1132 °C.
O ponto de ebulição do urânio é 4131 °C.
Observe que esses pontos estão associados à pressão atmosférica padrão.
Urânio – Condutividade Térmica
A condutividade térmica do Urânio é 27 W/(m·K).
As características de transferência de calor de um material sólido são medidas por uma propriedade chamada condutividade térmica, k (ou λ), medida em W/mK. É uma medida da capacidade de uma substância de transferir calor através de um material por condução. Observe que a lei de Fourier se aplica a toda matéria, independentemente de seu estado (sólido, líquido ou gasoso), portanto, também é definida para líquidos e gases.
Coeficiente de Expansão Térmica do Urânio
O coeficiente de expansão térmica linear de urânio é 13,9 µm/(m·K).
A expansão térmica é geralmente a tendência da matéria de mudar suas dimensões em resposta a uma mudança na temperatura. Geralmente é expresso como uma mudança fracionária no comprimento ou volume por unidade de mudança de temperatura.
Urânio – Calor Específico, Calor Latente de Fusão, Calor Latente de Vaporização
O calor específico do Urânio é 0,12 J/g K.
A capacidade calorífica é uma propriedade extensiva da matéria, o que significa que é proporcional ao tamanho do sistema. A capacidade calorífica C tem a unidade de energia por grau ou energia por kelvin. Ao expressar o mesmo fenômeno como uma propriedade intensiva, a capacidade calorífica é dividida pela quantidade de substância, massa ou volume, portanto a quantidade é independente do tamanho ou extensão da amostra.
O calor latente de fusão do Urânio é 8,52 kJ/mol.
O calor latente de vaporização do Urânio é 417 kJ/mol.
Calor latente é a quantidade de calor adicionada ou removida de uma substância para produzir uma mudança de fase. Essa energia quebra as forças atrativas intermoleculares e também deve fornecer a energia necessária para expandir o gás (o pΔV trabalho). Quando o calor latente é adicionado, nenhuma mudança de temperatura ocorre. A entalpia de vaporização é uma função da pressão na qual essa transformação ocorre.
Ponto de fusão dos elementos
Condutividade Térmica dos Elementos
Expansão Térmica dos Elementos
Capacidade de Calor dos Elementos
Calor de Fusão de Elementos
Calor de Vaporização dos Elementos
Urânio – Resistividade Elétrica – Suscetibilidade Magnética
A propriedade elétrica refere-se à resposta de um material a um campo elétrico aplicado. Uma das principais características dos materiais é sua capacidade (ou falta de capacidade) de conduzir corrente elétrica. De fato, os materiais são classificados por essa propriedade, ou seja, são divididos em condutores, semicondutores e não condutores.
Veja também: Propriedades Elétricas
A propriedade magnética refere-se à resposta de um material a um campo magnético aplicado. As propriedades magnéticas macroscópicas de um material são consequência das interações entre um campo magnético externo e os momentos de dipolo magnético dos átomos constituintes. Diferentes materiais reagem à aplicação do campo magnético de forma diferente.
Veja também: Propriedades Magnéticas
Resistividade elétrica do Urânio
A resistividade elétrica do urânio é 280 nΩ⋅m.
A condutividade elétrica e seu inverso, a resistividade elétrica, é uma propriedade fundamental de um material que quantifica como o urânio conduz o fluxo de corrente elétrica. A condutividade elétrica ou condutância específica é o recíproco da resistividade elétrica.
Suscetibilidade Magnética do Urânio
A suscetibilidade magnética do Urânio é N/A.
No eletromagnetismo, a suscetibilidade magnética é a medida da magnetização de uma substância. A suscetibilidade magnética é um fator de proporcionalidade adimensional que indica o grau de magnetização do urânio em resposta a um campo magnético aplicado.
Resistividade Elétrica dos Elementos
Suscetibilidade Magnética dos Elementos
Outras propriedades do Urânio
