اليورانيوم

يورانيوم

Uranium - Uranium

اليورانيوم

اليورانيوم uranium معدن، رمزه الكيمياوي U، وعدده الذري 92، وهو من زمرة الأكتينيوم (أو الأكتينيدات). هذه الزمرة تشمل العناصر الثقيلة من الجدول الدوري التي تقع بعد عنصر الأكتينيوم (عدده الذري 89) وقبل الرذرفورديوم (عدده الذري 104)، أي تتدرج أعدادها الذرية من 90 حتى 103، وهي: الثوريوم Th (عدده الذري 90)، البروتكتينيوم Pa، اليورانيوم، النبتونيوم Np، البلوتونيوم Pu، الأمريسيوم Am، الكوريوم Cm، البركيليوم Bk، كاليفورنيوم Cf، أينشتاينيوم Es، فرميوم Fm، مندليفيوم Md، نوبليوم No، لورنسيوم Lr (عدده الذري 103). وتتميز هذه العناصر جميعها بنشاط إشعاعي لعدم استقرار بنية نوى ذراتها. كما أن العناصر الأخيرة منها لا توجد في الطبيعة، وإنما اصطنعت بنتيجة التفاعلات النووية [ر: ما بعد اليورانيوم].

بنيته الإلكترونية 2ـ8ـ18ـ32ـ21ـ9ـ2 أو [Rn] 5f³6d¹7s². وتدل [Rn] على البنية الالكترونية للغاز الخامل الرادون. له درجات الأكسدة 3 و4 و5 و6. اكتشفه مارتن هاينريتش عام 1789، بيد أن اسمَه أعطاه إياه كلابروث Klaproth نسبة إلى كوكب أورانوس، إذ عُزِل المعدن عام 1841 وهو العام نفسه الذي اكتشف فيه الكوكب، وذلك بإرجاع رباعي كلوريد اليورانيوم UCl₄ بالبوتاسيوم.

في عام 1869 اكتشف الفيزيائي الفرنسي هنري بكِريل Henri Becquerel في اليورانيوم ظاهرة النشاط الإشعاعي، هذه الخاصة التي لوحظت فيما بعد في كثير من العناصر الأخرى. وأشار مندليف[ر] في العام ذاته إلى أن اليورانيوم هو أثقل العناصر جميعاً، وبقي اليورانيوم كذلك إلى أن اكتُشِف أول عنصر بعد اليورانيوم عام 1940.

وجوده في الطبيعة وخواصه الفيزيائية واستحصاله

 تقدر نسبة اليورانيوم في القشرة الأرضية بنحو 2× 10^-3% وهي تفوق وفرة كل من الفضة والزئبق والكدميوم والبزموت. ولا يصادف حراً في الطبيعة. أهم فلزاته الأورانيت أو البتشبلند  pitchblende  U₃O₈(أو x2UO₃.UO₂)، واليورانينيت Uraninite وهو مزيج معقد من أكسيدي اليورانيوم UO₃ و UO₂، والكارنوتيت، وهو يحوي المركّب يورانو فانادات البوتاسيوم x2UO₃.V₂O₅.K₂O أو KUO₂VO₄، والأوتونيت autunite والتوربِرنيت torbernite. كما يوجد اليورانيوم في الفوسفات الطبيعية (الفسفوريت) بنسبة ضئيلة لا تتجاوز 0.01% وزناً. واليورانيوم الطبيعي مزيج من عدة نظائر مشعة هي اليورانيوم - 238 (99.285%) والنظير القابل للانشطار fission اليورانيوم -235 (0.71%) وآثار من اليورانيوم -234 (0.005%)؛ عمر نصف الأول 4.51× ⁹10 سنة، وعمر نصف الثاني7.13 × ⁸10  سنة، والثالث   2.48 × ⁵10 سنة. ويحصل على نظائر أخرى لليورانيوم تصطنع اصطناعاً، وهي اليورانيوم -233، واليورانيوم -237، واليورانيوم -239.

له ثلاثة أشكال بلورية أحدها ـ ويسمى اليورانيوم (وهو موجود عند الدرجة 770 ْس) ـ قابل للطرق والسحب. كتلته الذرية النسبية 238.03، درجة انصهاره 1132.3 ْس، ودرجة غليانه 3818 ْ س، كتلته الحجمية 19.05غ/سم³.

اليورانيوم المخصَّب enriched uranium هو اليورانيوم الذي يحوي يورانيوم -235 (نواته تحوي 92 بروتوناً و141 نتروناً) [ر: النظائر] بنسبة أكبر من النسبة الموجود فيها في اليورانيوم الطبيعي [ر: النظائر].

وظهرت أهمية اليورانيوم في الاستعمالات السلمية بكل وضوح عندما صُنعت غواصة أمريكية تعمل على الطاقة النووية عام 1954. ومنذ ذلك الحين بدأ بناء المفاعلات النووية للاستخدامات السلمية في جميع أنحاء العالم؛ إذ إن الغرام الواحد من اليورانيوم يعطي بانشطاره ما يعادل الطاقةَ التي يعطيها ثلاثة ملايين غرام من الفحم. بيد أن مشكلات اليورانيوم التي منها: ندرته وتحقيق شروط الأمان وتخزين اليورانيوم المشع والتخلص من النفايات النووية المشعة؛ هذه العوامل جميعها حدّت من استعمال هذا المخزن الطاقي الهائل.

تتوزَّع خامات اليورانيوم في أرجاء مختلفة من العالم، وأغنى هذه الخامات توجد في كندا وفي جمهورية الكونغو الديمقراطية (زائير سابقاً) والولايات المتحدة الأمريكية. واكتشف في كولورادو بأمريكا عام 1955 خام غني باليورانيوم (يحوي نحو 61% منه يورانيوم) يدعى كوفِّينيت coffinite، ثم اكتشف هذا الخام في ولايات أخرى وفي مناطق أخرى من العالم. وقد بلغ الإنتاج العالمي عام 1990 من اليورانيوم النقي نحو 29100 طن (3417 طن منها في أمريكا، و 8729 طن في كندا).

عملية تحضير اليورانيوم معقَّدة. ويحصل عليه بعد التنقية الميكانيكية لخاماته بمعالجة الخام ore بحمض الكبريت أو بحمض الآزوت أو بمحلول كربونات الصوديوم، ثم يفصَل إما بترسيبه: وذلك بجعل المحلول قلوياً (أي زيادة pH المحلول)، فيترسب ثنائي يورانات الأمونيوم (NH₄)₂UO₄؛ وإما بشكل ماءات اليورانيل UO₂(OH)₂. وبعد تكليس الراسب يحصل على مزيج من أكاسيد اليورانيوم التي تحوَّل إلى مركبات مناسبة مثل UF₄، أو U₃O₈، أو UO₂ ليحصل منها على المعدن الحر. ولتنقية المركّب الناتج من الشوائب يحل مرّة أخرى في حمض الآزوت، ويفصل اليورانيوم باستخلاصه بمحل عضوي مناسب، ومن ثم يبلوَر بشكل نترات اليورانيل UO₂(NO₃)₂ التي تحوَّل إلى الأكسيد UO₂ بالتسخين، وأخيراً يحوَّل هذا الأكسيد إلى UF₄ بمعالجته بفلوريد الهدروجين الجاف الساخن.

الخواص الكيمياوية

المخطط (1)

اليورانيوم أكثر كهرجابية من الهدروجين، فهو يتفاعل مع العديد من العناصر والمركّبات، ويبيِّن المخطّط (1) أهم تفاعلاته.

أهم مركّباته

تميز اليورانيوم درجة الأكسدة +6. يوافقه الأكسيد UO₃، ولونه برتقالي، ولا يحصل عليه باحتراق اليورانيوم لأنه يتكون عندئذ الأكسيد المختلط (UO₂.2UO₃) U₃O₈ الأسود، وإنما يحصل عليه بتفكك نترات اليورانيل UO₂(NO₃)₂ في جو من الأكسجين، وهو الأكسيد الأكثر ثباتاً في الهواء بين الأكاسيد الأخرى، وهو طبيعي ويستعمل مادةً أولية لتحضير معظم الأكاسيد الأخرى بالتكليس. ويتفكك بالتسخين في الهواء ابتداءً من الدرجة 900 ْس. ويعطي الأكسيد UO₃ بغليانه مع الماء الهدروكسيد غير المنحل UO₂(OH)₂ (أو بكتابة أخرى H₂UO₄). وهو لا ينحل بتفاعله مع الأسس لأن الأملاح المتشكلة وهي اليورانات A₂UO₄ أو ثنائي اليورانات A₂U₂O₇ أو كثيرة اليورانات A₂O.XUO₂ صعبة الانحلال. واليورانات (حتى يورانات المعادن القلوية) لا تذوب في الماء. وهو بالعكس ينحل جيداً في الحموض مكوناً أملاح اليورانيل UO₂²⁺ التي تتميز بلونها الأخضر المصفر وبتألقها. وتتبلور أملاح اليورانيل جيداً، كما أنها تنحل جيداً بالماء. وهي لا تتصف بخواص مؤكسدة، ويعدّ الملحان نترات اليورانيل UO₂(NO₃)₂ وخلاَّت اليورانيل UO₂(CH₃COO)₂ من أكثر هذه الأملاح شيوعاً. ويتميز ملح الخلات بأنه يعطي ـ في وسط من حمض الخل ـ راسباً بلورياً أصفر بوجود زيادة من أيونات الصوديوم في المحلول.

ينتج من تأثير غاز الفلور على اليورانيوم سداسي فلوريد اليورانيوم UF₆. وهو مادة بلورية لا لون لها تتصعد عند الدرجة 56.2 ْس تحت الضغط الجوي. ولهذا المركب أهمية خاصة إذ يستعمل للحصول على يورانيوم غني باليورانيوم -235 المستخدم وقوداً نووياً.

ويوافق اليورانيوم أيضاً الكلوريد UCl₆ وأوكسي الهاليدين UO₂F₂ وUO₂Cl₂ ومركّبات ومعقدات كثيرة توافق الأيون UO₂²⁺  مثل خلات اليورانيل ومعقّداتها والكربونات UO₂CO₃ ومعقّداتها مثل  K₂[UO₂(CO₃)₂] و K₄[UO₂(CO₃)₂]₉.

يوافق اليورانيوم بدرجة الأكسدة (+4) الأكسيد (UO₂ .2UO₃)U₃O₈ ويحصل على الأكسيد UO₂ النقي بإرجاع U₃O₈ بالهدروجين. وهو أثبت أكاسيد اليورانيوم، وله هيئة مسحوق أسود اللون، عديم الذوبان في الماء أو في المحاليل القلوية، ويذوب بصعوبة في الحموض باستثناء HNO₃ الذي يتفاعل معه مكوِّناً نترات اليورانيل UO₂(NO₃)₂. ويتحول UO₂ بالتسخين في الهواء إلى U₃O₈. ويحصل على باقي أملاح اليورانيوم الموافقة لدرجة الأكسدة +4 بإرجاع أملاح اليورانيل.

ولليورانيوم مركّبات كثيرة موافقة لدرجة الأكسدة (+3) إلا أن هذه المركّبات غير ثابتة، ولها خواص مرجعة قوية.

غدير زيزفون

الإشعاعات ـ الإشعاع النووي الناشط ـ التحول النووي ـ التنشيط ـ التنشيط بالنترونات ـ الثوريوم ـ الجسيمات الأولية ـ الجسيمات الأولية (خصائص وتصنيف) ـ الحجرات والعدادات النووية ـ الطاقة النووية ـ العناصر المشعة ـ الفاعلية الإشعاعية ـ فيرمي (انريكو) ـ كاشف الجسيمات ـ ما بعد اليورانيوم ـ النظائر.

ـ هنري دكر وهيام بيرقدار، الكيمياء اللاعضوية - الجزء الثاني (مطبعة محمد هاشم الكتبي، دمشق 1971).

ـ الهادي زروق، المولدي عبد الكافي، قاسم أم الزين، كيمياء العناصر، المراجِع هيام بيرقدار، المحرر موفق شخاشيرو (المنظمة العربية للتربية والثقافة والعلوم، تونس 1988).

- F. A. COTTON, G.WILKINSON, C.A.MURILLO, and M. BOCHMANN, Advanced Inorganic Chemistry (John Wiley & Sons 1999).

التصنيف : الكيمياء و الفيزياء

النوع : علوم

المجلد: المجلد الثاني والعشرون

رقم الصفحة ضمن المجلد : 592

آخر أخبار الهيئة :

معجم المصطلحات

الأطلس الجغرافي

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية