Uranium, unsur kimia: sajarah panemuan lan réaksi fisi nuklir

Artikel kasebut nyatakake yen unsur kimia kaya uranium ditemokake, lan ing industri apa wae zat iki digunakake.

Uranium minangka unsur kimia industri energi lan militèr

Umume kabeh wong wis nyoba nggolek sumber energi sing efisien banget, lan kanthi becik - kanggo nggawe mesin gerak terus - terusan. Sayange, ora bisa kedadeyan kanthi téoroné dibuktikeun lan ditrapake ing abad kaping XIX, nanging para ilmuwan isih ora bakal ilang pangarep-arep kanggo mangerteni impen piranti kasebut sing bisa menehi energi sing "resik" kanggo wektu sing suwe banget.

Sebagéyan gedhé, bisa diwujudaké kanthi panemuan zat kayata uranium. Unsur kimia kanthi jeneng iki minangka basis kanggo pengembangan reaktor nuklir, sing saiki nyedhiyakake energi kanggo kabeh kutha, kapal selam, kapal kutub lan sateruse. Bener, energi kasebut ora bisa diarani "resik", nanging ing taun-taun anyar, akeh perusahaan wis ngembangake "baterei" kompak sing adhedhasar tritium kanggo jual jaba - padha ora duwe bagian sing bergerak lan aman kanggo kesehatan.

Nanging, ing artikel iki, kita bakal ngrembug jroning sejarah panemuan unsur kimia sing disebut uranium lan reaksi fisi nukleus.

Definisi

Uranium minangka unsur kimia sing duwe nomer atom 92 ing tabel Mendeleyev. Massa atomé yaiku 238,029. Iki dilambangkan dening simbol U. Ing kondisi normal, logam abu-abu sing kandel lan kandel. Yen kita ngomong babagan radioaktivitas, banjur uranium dhewe minangka unsur kanthi radioaktivitas sing lemah. Uga, ora duwe isotop sing stabil. Isotop sing paling stabil yaiku uranium-338.

Kanthi apa sing diwakili unsur iki, kita wis ngerti, lan saiki kita bakal nimbang sajarah panemuan kasebut.

Sejarah

Zat kasebut minangka uranium oksida alam sing dikenal kanthi jeneng wiwit jaman kuno, lan tuan kuno sing digunakake kanggo nggawe glazes ditutupi karo macem-macem keramik kanggo kedeleperan kapal lan produk liyane, uga dekorasi.

Tanggal penting ing sajarah panemuan unsur kimia iki yaiku taun 1789. Saiki, ahli kimia lan Jerman asalé, Martin Klaproth, bisa olèh uranium kaya logam sing sepisanan. Lan unsur anyar wis diwenehi jeneng kanggo ngurmati planet sing wolung taun sadurungé.

Kira-kira 50 taun, uranium sing diasilake dianggep dadi logam murni, nanging ing taun 1840, sawijining kimiawan saka Prancis Eugene Melquior Peligo bisa mbuktekake yen bahan sing diduweni dening Klaproth, sanajan tandha-tandha eksternal sing cocok, ora logam, nanging uranium oksida. Ora let suwe, Peligo nampa uranium sing nyata - logam werna abu-abu sing abot banget. Saiki, bobot atom saka sawijining zat kayata uranium pisanan ditemtokake. Unsur kimia taun 1874 dilakokake dening Dmitry Mendeleev dalam sistem elemen periodiknya yang terkenal, dan Mendeleev menggandakan bobot atom zat tersebut. Lan mung 12 taun sabanjure, iki ditemokake kanthi pengalaman yen ahli kimia gedhe ora salah ing perhitungane.

Radioaktivitas

Nanging kapentingan sing wiyar banget ing unsur iki ing masarakat ilmiah wiwit taun 1896, nalika Becquerel nemokake kasunyatan yèn uranium ngetokake sinar sing dijenengi sawise panaliti-sinar Becquerel. Lajeng, salah satunggaling ilmuwan ingkang paling misuwur wonten ing lapangan punika - Maria Curie, nyebataken radioaktifitas punika.

Tanggal penting sabanjure kanggo sinau babagan uranium dianggep minangka taun 1899: nalika iku Rutherford nemokake yen radiasi uranium ora sacara inhomogene lan dipérang dadi rong tipe - sinar alfa lan beta. Setunggal taun salajengipun, Paul Villar (Viillard) nemokaken ingkang katelu, jinis radiasi radioaktif pungkasan ingkang dipuntepangaken dhateng kita, ingkang dipunsebat sinar gamma.

Pitu taun salajengipun, ing taun 1906, Rutherford, kanthi basis téori radioaktivitas, nglakoni eksperimen pisanan, tujuane kanggo nemtokake umur pirang-pirang mineral. Pasinaon iki wis wiwit, kalebu tatanan teori lan praktek analisis radiokarbon.

Fission of uranium nuclei

Nanging mbok menawa penemuan sing paling wigati, amarga pangecualian lan pengayaan uranium sing wiyar diwiwiti kanggo tujuan tentrem lan militèr, yaiku proses pembubaran inti uranium. Iki kedadeyan ing taun 1938, penemuan iki ditindakake dening pasukan fisikawan Jerman Otto Ghana lan Fritz Strassmann. Mengko téori iki nemu konfirmasi ilmiah sajrone karya fisikawan Jerman.

Esensi saka mekanisme sing ditemokake mau minangka kaya mangkene: yen wong iradiasi nukleus isotop uranium-235 kanthi neutron, banjur, kanthi njupuk neutron gratis, iki wiwit dibagi. Lan, kaya sing kita saiki ngerti, proses iki diiringi persediaan saka jumlah energi sing akeh banget. Iki utamane amarga energi kinetik saka radiasi dhewe lan fragmen inti. Dadi saiki kita ngerti carane fission saka inti uranium njupuk Panggonan.

Panemuan mekanisme iki lan asilé minangka titik wiwitan panggunaan uranium kanggo tujuan tentrem lan militèr.

Yen kita ngomong babagan panggunaan kanggo tujuan militèr, mula pisanan kanggo téori sing bisa nyipta kahanan kanggo prosès kuwi minangka réaksi fission inti nuklir (wiwit énergi gedhe sing dibutuhaké kanggo ngurangi bom nuklir), ahli fisika Soviet Zeldovich lan Khariton mbuktèkaké. Nanging kanggo ngasilake reaksi kasebut, uranium kudu dikuatake, amarga ing negara sing biasa kasebut ora nduweni sifat sing perlu.

Kita wis maca sajarah unsur iki, saiki kita bakal ngerti ngendi diterapake.

Aplikasi lan jinis uranium isotop

Sawisé panemuan prosès kayadéné reaksi ragi uranium, pitakonan kasebut muncul ing ngajeng fisika, ing ngendi bisa digunakake?

Saiki, ana rong arah utama, ing ngendi isotop uranium digunakake. Iki minangka industri tentrem (utawa energi) lan militer. Loro-lorone pisanan lan kaloro nggunakake reaksi fisi inti isotop uranium-235, mung daya output beda. Cukup, ing reaktor atom, ora perlu nggawe lan njaga proses iki kanthi kapasitas sing padha kaya sing dibutuhake kanggo letupan bom nuklir.

Dadi, cabang-cabang utama sing digunakake reaksi fisium uranium dicantumake.

Nanging entuk isotop uranium-235 minangka tugas teknologi sing rumit lan mahal, lan ora saben negara bisa mbangun concentrator. Contone, kanggo ngasilake 20 ton bahan bakar uranium, ing ngendi uranium isotop 235 isi bakal saka 3-5%, perlu kanggo nambah luwih saka 153 ton uranium "mentah" alami.

Isotop uranium-238 utamané digunakake ing skema konstruktif senjata nuklir kanggo nambah kekuwatané. Uga nalika nangkep neutron kanthi proses beta-decay, isotop iki pungkasané bisa diowahi dadi plutonium-239, bahan bakar umum kanggo reaktor nuklir paling modern.

Sanajan kabeh kekurangan saka reaktor kuwi (biaya dhuwur, kerumitan layanan, bebaya kegagalan), operasiné cepet banget, lan ngasilake daya sing luwih gedhé tinimbang stasiun daya panas utawa hidroelektrik klasik.

Uga, reaksi fission inti uranium ngidini nyiptakake senjata nuklir saka karusakan massal. Iku beda karo kekuwatan, kekuwatan relatif lan bisa ngasilake wilayah sing ora cocok kanggo urip. Sejatine, senjata nuklir modern nggunakake plutonium, ora uranium.

Urip uranium

Ana uga uranium, kaya sing kurang. Tingkat radioaktivitas banget sing kurang, sing tegese ora mbebayani kanggo wong. Digunakake maneh ing bal-balan militèr, contone, sing ditambahake ing armor tank Amerika Abrams kanggo menehi benteng tambahan. Kajaba iku, ing meh kabeh tentara teknologi dhuwur, sampeyan bisa nemokake werna-werna cangkang karo uranium sing kurang. Saliyane massa dhuwur, uga nduweni sifat sing luwih apik banget: sawisé ngrusak projectile, fragmen lan debu metalik dawa. Lan kanthi cara iki, pertama kali cangkang kasebut digunakake nalika Perang Donya II. Minangka kita waca, uranium minangka unsur sing wis digunakake ing manéka kagiatan manungsa.

Kesimpulan

Miturut prakiraan para ilmuwan, ing taun 2030, kabeh uranium ureum gedhene bakal rampung, saksuwene pangembangan lapisan hard-to-reach kasebut bakal miwiti lan rega bakal nambah. Ngono, uranium bijih dhewe pancen ora aman kanggo wong - saptoake sapisan ranjau bisa ditindakake kanthi ekstraksi. Saiki kita wis mangerteni sejarah panemon unsur kimia iki lan cara reaksi fisi nukleus diterapake.

Dadi, kasunyatan menarik sing dikawruhi - senyawa uranium digunakake suwe minangka cat kanggo porselin lan kaca (kaca sing disebut uranium) nganti taun 1950-an.