Diferencia entre revisiones de «Uranio»
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<br>'''Uranio'''<span style="font-weight: bold;">.</span> Elemento químico de símbolo U, número atómico 92 y peso atómico 238.03. El punto de fusión es 1132ºC (2070ºF), y el punto de ebullición, 3818ºC (6904ºF). El uranio es uno de los actínidos.
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}}'''Uranio'''. 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]].
  
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El [[Image:Isotopo Uranio 235.JPG|thumb|left|131x123px|Isotopo Uranio 235.JPG]]uranio es una mezcla de tres isótopos: <sup>234</sup>U, <sup>23</sup>5U y <sup>238</sup>U.
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== Origen ==
  
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Se cree que está localizado principalmente en la corteza terrestre, donde la concentración promedio es 4 partes por millón (ppm).  
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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.
  
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El contenido total en la corteza terrestre hasta la profundidad de 25 Km (15 mi) se calcula en 1017 Kg (2.2 x 1017 lb); los océanos pueden contener 1013 Kg (2.2 x 1013 lb) de uranio. Se conocen cientos de minerales que contienen uranio, pero sólo unos pocos son de interés comercial.
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== Características ==
  
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== Historia  ==
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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]].
  
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*Descubridor: [[Martin Klaproth]].
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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, 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.
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*Lugar de descubrimiento: [[Alemania]].
 
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*Año de descubrimiento: [[1789]].
 
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*Origen del nombre: Nombrado posteriormente al descubrimiento del planeta "[[Urano]]".
 
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*Obtención: En 1789, Klaproth reconoció un elemento desconocido hasta entonces en la pechblenda e intentó aislarlo. fue aislado por primera vez por [[Eugene Peligot]] en [[1841]], mediante reducción del cloruro de uranio (IV) anhidro con potasio. La [[Radiactividad]] natural del uranio no fue apreciada hasta 55 años después cuando en [[1896]] la detectó [[Henri Becquerel]].
 
  
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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, 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.
  
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== Compuestos  ==
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El uranio, fundamentalmente el U-238 desempeña un papel fundamental en conservar el campo magnético terrestre.
  
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El uranio reacciona con casi todos los elementos no metálicos y sus compuestos binarios. Se disuelve en los ácidos clorhídrico y nítrico, pero muy lentamente con los ácidos no oxidantes: sulfúrico, fosfórico o fluorhídrico. El uranio metálico es inerte en relación con los álcalis, pero la adición de peróxido provoca la formación de peruranatos solubles en agua. El uranio reacciona reversiblemente con el [[Hidrógeno]] para formar UH3 as 250ºC (482ºF). Los isótopos de hidrógeno forman[[Deuteriuro de uranio]] (UD3 ), y tritiuro de uranio (UT3). El sistema uranio-oxígeno es extremadamente complejo. El monóxido de uranio, UO, es una especie gaseosa que no es estable por debajo de los 1800ºC (3270ºF). En el intervalo de UO2 a UO3 existe gran número de fases. Los [[Halogenuros de uranio]] constituyen un importante grupo de compuestos. El [[Tetrafluoruro de uranio]] es un intermediario en la preparación del metal y el hexafluoruro. El [[Hexafluoruro de uranio]], el compuesto de uranio más volátil, se emplea en la separación de isótopos de 235U y 238U. Los halogenuros reaccionan con oxígeno a temperaturas elevadas para formar uranilos y finalmente U3O8.  
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El uranio empobrecido (uranio-238) es utilizado en penetradores de energía cinética y protecciones para vehículos blindados.  
  
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== Aplicaciones  ==
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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.
  
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*Combustible nuclear.
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En el año [[2009]], la sonda japonesa SELENE descubrió por primera vez indicios de uranio en la [[Luna]].
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*A partir de 238U (no fisionable) puede obtenerse [[Plutonio]] (fisionable) en reactores nucleares.
 
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*Datación de minerales que contienen uranio, basándose en la serie natural de desintegración del 238U a 206Pb. Así se ha determinado la edad de la Tierra y del sistema solar.
 
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*Se emplea como combustible para generar energía eléctrica mediante fisión nuclear.
 
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*Construcción de explosivos nucleares.
 
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*Se utiliza como blanco de rayos X para producir rayos X de alta energía.
 
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*El nitrato de uranio se emplean como tóner fotográfico, pues los cristales de nitrato presentan luminiscencia provocada por choque.
 
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*El acetato de uranio se usa en química analítica.
 
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*Las sales de uranio se utilizan para producir vidrios y esmaltes amarillos, naranjas y negros.
 
  
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== Efectos sobre la salud  ==
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== Aplicación ==
  
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Las personas siempre estamos expuestas a cierta cantidad de uranio en la comida, el [[Aire]], el [[Suelo]] y el [[Agua]], ya que está presente en éstos de forma natural. La comida, tal como los vegetales, y el agua nos proporcionarán pequeñas cantidades de uranio natural y respiraremos concentraciones mínimas de uranio en el aire. La concentración de uranio en el marisco es normalmente tan baja que puede ser tranquilamente ignorada. Las personas que viven cerca de vertederos de sustancias peligrosas o cerca de minas, las que trabajan en la industria del fosfato, las que comen cultivos que crecieron en suelo contaminado o las que beben agua de un lugar de vertido de uranio pueden experimentar una exposición más elevada que otras personas. Los vidrios de uranio están prohibidos, pero algunos artistas que todavía los usan para trabajos con vidrio experimentarán una exposición mayor de lo normal. Debido a que el uranio es una sustancia radioactiva los efectos de éste sobre la salud han sido investigados. Los científicos no han detectado ningún efecto dañino en las radiaciones de los niveles naturales de uranio. Sin embargo, se pueden dar efectos químicos después de la toma de grandes cantidades de uranio y estos pueden provocar efectos tales como enfermedades del hígado. Cuando las personas están expuestas a los radionucleidos del uranio que se forman durante la desintegración radioactiva por un largo periodo de tiempo, pueden desarrollar [[Cáncer]]. Las posibilidades de tener cáncer son mucho más elevadas cuando las personas son expuestas al uranio enriquecido, porque es una forma más radioactiva del uranio. Esta forma de uranio emite radiación dañina, lo que puede provocar que las personas desarrollen cáncer en unos años. El uranio enriquecido puede causar efectos en la reproducción durante los accidentes en las centrales nucleares.  
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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. 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 %.
  
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== Efectos Ambientales. ==
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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.
  
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El uranio es un material radioactivo que es muy reactivo. Como resultado de ésto no puede encontrarse en el ambiente en su forma elemental. Los compuestos del uranio que se han formado durante la reacción del uranio con otros elementos y sustancias se disuelven en el agua. La solubilidad en agua de un compuesto de uranio determina su movilidad en el medio ambiente, así como su [[Toxicidad]]. En el aire las concentraciones de uranio son muy bajas. Incluso en concentraciones en el aire más altas de lo normal, hay tan poco uranio presente por metro cúbico que menos de un átomo se transforma cada día. El uranio en el aire existe como polvo que caerá en el agua superficial, en plantas o en suelos a través de la sedimentación o el agua de lluvia. Entonces se hundirá en los sedimentos o a las capas de suelo más inferiores, donde se mezclará con el uranio que ya está presente. En el agua la mayor parte del uranio es uranio disuelto que deriva de las rocas y el suelo sobre el cual el agua corre. Parte del uranio está en suspensión, de forma que el agua toma una textura de barro. Solo una parte muy pequeña de uranio en agua sedimenta del aire. Las cantidades de uranio en el agua potable son generalmente muy bajas. El agua que contiene bajas cantidades de uranio es normalmente segura para beber. Debido a su naturaleza, no es probable que se acumulen peces o vegetales y el uranio que es absorbido será eliminado rápidamente a través de la orina y las heces. Los compuestos en el suelo se combinan con otros compuestos, que pueden permanecer en el suelo durante años sin moverse hacia el agua subterránea. Las concentraciones de uranio son normalmente más altas en suelo rico en fosfato, pero esto no tiene por qué ser un problema, porque las concentraciones normalmente no exceden los rangos normales de los suelos no contaminados. Las plantas absorben uranio a través de sus raíces y lo almacenan allí. Los vegetales de raíz tales como los rábanos pueden contener por tanto concentraciones de uranio más altas de lo normal. Cuando los vegetales se lavan el uranio será eliminado.
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Otros usos incluyen:
  
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== Fuentes  ==
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*Por su alta densidad, se utiliza el uranio en la construcción de estabilizadores para aviones, satélites artificiales y veleros (balastos/quillas).
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*Se ha utilizado uranio como agregado para la creación de cristales de tonos fluorescentes verdes o amarillos.
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*El largo periodo de semidesintegración del isotopo 238U se utiliza para estimar la edad de la [[Tierra]].
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*El 238U se convierte en plutonio en los reactores reproductores. El plutonio puede ser usado en reactores o en armas nucleares.
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*Algunos accesorios luminosos utilizan uranio, del mismo modo que lo hacen algunos químicos fotográficos (nitrato de uranio).
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*Su alto peso atómico hace que el 238U pueda ser utilizado como un eficaz blindaje contra las radiaciones de alta penetración.
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*El uranio en estado metálico es usado para los blancos de rayos X, para hacer rayos X de alta energía.
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*El uranio empobrecido se usa como blindaje en los carros de combate modernos, también los misiles llevan uranio empobrecido en su espolón.
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*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.
  
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*[http://www.unctad.org/infocomm/espagnol/uranio
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== Reservas de uranio ==
  
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Información de mercado sobre productos básicos.  
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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 7.0 % en [[Rusia]], y el 6.4 % en [[Níger]].
  
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*[http://www.quimicaweb.net/tablaperiodica/paginas/uranio.htm] Sitio web 2003-2011, Joaquín Recio Miñarro, Químicaweb
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La OCDE y el OIEA publican periódicamente un informe llamado Uranium: Resources, Production and Demand, conocido como "Red Book", 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]]), [[Perú]] (en la provincia de Carabaya en la región Puno) y [[España]], entre otras zonas.
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*[[http://es.wikipedia.org/wiki/Uranio]] wikipedia.org
 
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*Web de Water Treatment Solutions Lenntech. [http://www.lenntech.es/periodica/elementos/u.htm Elementos]
 
  
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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.
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[[Category:Química_inorgánica]]
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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. 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.
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== Exposición humana ==
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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]] 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, 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. 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.
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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 %. 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. El uranio no se absorbe a través de la piel, y las partículas alfa liberadas por el uranio no pueden penetrar la piel.
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Genotóxicos mutágenos procedentes de la exposición al uranio pueden ser tratado con terapia de quelación o por otros medios poco después de la exposición. 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 y acuíferos.
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=== Efectos ===
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El funcionamiento normal del [[riñón]], [[cerebro]], [[hígado]], [[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. El uranio también es tóxico para la reproducción. 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. 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, 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. La exposición al uranio y sus productos de desintegración, especialmente el radón, es ampliamente conocida así como las amenazas para la salud. 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.
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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. El uranio metálico finamente dividido presenta un peligro de incendio porque las partículas pequeñas pueden inflamarse espontáneamente en el aire a temperatura ambiente.
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Las centrales nucleares no contaminan la atmósfera, sin embargo, generan una gran cantidad de residuos radiactivos. Estos residuos son perjudiciales para la salud y el medio ambiente, por lo tanto, deben ser almacenados en áreas de alta seguridad por cientos o millones de años.
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 +
== Bibliografías ==
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 +
*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.
 +
*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.
 +
*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.
 +
*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.
 +
*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.
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*Richard C. Dart (2004). Medical Toxicology. Lippincott Williams & Wilkins. p. 1468. ISBN 0781728452.
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*C. R. Hammond (2000). The Elements, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition. CRC Press. ISBN 0849304814.
 +
 
 +
== Fuentes ==
 +
 
 +
*[https://www.sgm.gob.mx/Web/MuseoVirtual/Aplicaciones_geologicas/Caracteristicas-del-uranio.html/ Servicio Geológico Mexicano]
 +
*[https://www.redalyc.org/journal/496/49660955045/html/ Sistema de Información Científica – Red de Revistas Científicas]
 +
*[https://geologiaweb.com/geologia-economica/usos-del-uranio/ GeologiaWeb – Blog de Geología, sus ramas y aplicaciones]
 +
*[https://www.lenntech.es/periodica/elementos/u.htm/ Lenntech – Tratamiento y purificación del agua]
 +
*[https://escola.britannica.com.br/artigo/uranio/544055/ Britannica Escola]
 +
*[https://www.geosalud.com/ambiente/radiacion/uranio.htm/ GeoSalud – Su Sitio de Salud en la Web!]
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[[Category:Química]]
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[[Category:Elementos químicos]]
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[[Category:Metales radiactivos]]
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[[Category:Química de los actínidos]]
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[[Categoría:Artículos certificados]]

última versión al 08:44 5 ago 2021

Artículo certificado
 Este artículo ha sido certificado por el Dr.C Elio Lázaro Amador Lorenzo, perteneciente a la Universidad Agraria de La Habana (UNAH).


Uranio
Información sobre la plantilla
Uranioo.jpg
Información general
Nombre,símbolo,número:Uranio, U, 92
Serie química:Actínidos
Grupo,período,bloque:3, 7, f
Densidad:19.050 kg/m3
Propiedades atómicas
Radio medio:175 pm
Radio atómico(calc):156 pm
Radio covalente:197 ±7 pm
Radio de van der Walls:186 pm
Configuración electrónica:[Rn] 5f3 6d1 7s2
Electrones por nivel de energía:2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Estado(s) de oxidación:5 base débil
Estructura cristalina:Ortorrómbica
Propiedades físicas
Estado ordinario:Sólido
Punto de fusión:1405 K
Punto de ebullición:4404 K
Entalpía de vaporización:477 kJ/mol
Entalpía de fusión:15,48 kJ/mol
Velocidad del sonido:3155 m/s a 293.15 K (20 °C)

Uranio. 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.

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.

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, 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, 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.

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

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.

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. 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 %.

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.

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 semidesintegración 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.

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 7.0 % en Rusia, y el 6.4 % en Níger.

La OCDE y el OIEA publican periódicamente un informe llamado Uranium: Resources, Production and Demand, conocido como "Red Book", 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), Perú (en la provincia de Carabaya en la región Puno) 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. 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.

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 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, 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. 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 %. 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. 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 o por otros medios poco después de la exposición. 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 y acuíferos.

Efectos

El funcionamiento normal del riñón, cerebro, hígado, 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. El uranio también es tóxico para la reproducción. 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. 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, 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. La exposición al uranio y sus productos de desintegración, especialmente el radón, es ampliamente conocida así como las amenazas para la salud. 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.

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. El uranio metálico finamente dividido presenta un peligro de incendio porque las partículas pequeñas pueden inflamarse espontáneamente en el aire a temperatura ambiente.

Las centrales nucleares no contaminan la atmósfera, sin embargo, generan una gran cantidad de residuos radiactivos. Estos residuos son perjudiciales para la salud y el medio ambiente, por lo tanto, deben ser almacenados en áreas de alta seguridad por cientos o millones de años.

Bibliografías

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Fuentes

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