Urani

Per a altres significats, vegeu «Urani (desambiguació)».

Urani
92U
protoactini ← urani → neptuni Nd ↑ U ↓ Taula periòdica
Aspecte
Gris metàl·lic platejat; en contacte amb l'aire, es corrou i forma una capa d'òxid negre espal·lat. Línies espectrals de l'urani
Propietats generals
Nom, símbol, nombre	Urani, U, 92
Categoria d'elements	Actínids
Grup, període, bloc	n/d, 7, f
Pes atòmic estàndard	238,02891(3)
Configuració electrònica	[Rn] 5f3 6d1 7s2 2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Propietats físiques
Fase	Sòlid
Densitat (prop de la t. a.)	19,1 g·cm−3
Densitat del líquid en el p. f.	17,3 g·cm−3
Punt de fusió	1.405,3 K, 1.132,2 °C
Punt d'ebullició	4.404 K, 4.131 °C
Entalpia de fusió	9,14 kJ·mol−1
Entalpia de vaporització	417,1 kJ·mol−1
Capacitat calorífica molar	27,665 J·mol−1·K−1
Pressió de vapor
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k a T (K) 2.325 2.564 2.859 3.234 3.727 4.402
Propietats atòmiques
Estats d'oxidació	6, 5, 4, 3[1], 2, 1 (òxid bàsic feble)
Electronegativitat	1,38 (escala de Pauling)
Energies d'ionització	1a: 597,6 kJ·mol−1
	2a: 1.420 kJ·mol−1
Radi atòmic	156 pm
Radi covalent	196±7 pm
Radi de Van der Waals	186 pm
Miscel·lània
Estructura cristal·lina	Ortoròmbica
Ordenació magnètica	Paramagnètic
Resistivitat elèctrica	(0 °C) 0,280 µΩ·m
Conductivitat tèrmica	27,5 W·m−1·K−1
Dilatació tèrmica	(25 °C) 13,9 µm·m−1·K−1
Velocitat del so (barra prima)	(20 °C) 3.155 m·s−1
Mòdul d'elasticitat	208 GPa
Mòdul de cisallament	111 GPa
Mòdul de compressibilitat	100 GPa
Coeficient de Poisson	0,23
Nombre CAS	7440-61-1
Isòtops més estables
Article principal: Isòtops de l'urani
Iso AN Semivida MD ED (MeV) PD 232U traça 68,9 a FE - - α 5,414 228Th 233U traça 1,592×105 a FE 197,93[2] - α 4,909 229Th 234U 0,005% 2,455×105 a FE 197,78 — α 4,859 230Th 235U 0,720% 7,04×108 a FE 202,48 — α 4,679 231Th 236U traça 2,342×107 a FE 201,82 — α 4,572 232Th 238U 99,274% 4,468×109 a α 4,270 234Th FE 205,87 — β−β− - 238Pu

L'urani és un element químic metàl·lic de símbol U i nombre atòmic 92. És de color blanc argentat i pertany a la sèrie dels actínids de la taula periòdica. Un àtom d'urani té 92 protons i 92 electrons, dels quals 6 són electrons de valència. L'urani és feblement radioactiu perquè tots els seus isòtops són inestables. Els seus isòtops més comuns són l'urani 238 (que té 146 neutrons) i l'urani 235 (que té 143 neutrons). Té la segona massa atòmica més elevada dels elements primordials; només és més lleuger que el plutoni.^[3] La densitat de l'urani és un 70% major que la del plom, però no és tan dens com l'or o el tungstè. Ocorre de manera natural en concentracions baixes de poques parts per milió al sòl, en roca i en aigua, i s'extreu comercialment a partir de minerals que contenen urani, com la uraninita.

A la natura, l'urani es troba en forma d'urani 238 (99,2739-99,2752%), urani 235 (0,7198-0,7202%), i una quantitat ínfima d'urani 234 (0,0050-0,0059%).^[4] L'urani es desintegra lentament i emet una partícula alfa. La semivida de l'urani-238 és d'uns 4.470 milions d'anys i la de l'urani-235 d'uns 704 milions d'anys,^[5] la qual cosa fa que aquests isòtops siguin útils per datar l'edat de la Terra.

Molts usos contemporanis de l'urani exploten les propietats úniques del seu nucli. L'urani 235 té la particularitat de ser l'únic isòtop físsil que ocorre de manera natural. L'urani 238 és fissionable per neutrons ràpids, i és fèrtil, la qual cosa significa que pot ser transmutat a plutoni 239 físsil en un reactor nuclear. Un altre isòtop físsil, l'urani 233, pot ser produït a partir de tori natural i també és important en tecnologia nuclear. L'urani 238 té una baixa probabilitat d'entrar en fissió espontània o, fins i tot, en fissió induïda per neutrons ràpids, mentre que l'urani 235 i, en menor mesura, l'urani 233 tenen una secció eficaç de fissió molt més gran per neutrons lents. En una concentració suficient, aquests isòtops mantenen una reacció nuclear en cadena sostinguda que genera calor en reactors de centrals nuclears i produeix el material físsil per armes nuclears. L'urani empobrit (²³⁸U) s'utilitza en penetradors d'energia cinètica i blindatge de vehicles.^[6]

L'urani s'utilitza com a colorant en vidre d'urani, el qual té unes tonalitats que van del vermell i taronja al groc llimona, i antigament, en els principis de la fotografia, també s'utilitzava per tintar i ombrejar. La descoberta de l'urani en la uraninita (1789) es reconeix a Martin Heinrich Klaproth, qui anomenà el nou element en honor del planeta Urà; posteriorment, Eugène-Melchior Péligot fou la primera persona a aïllar el metall, i les seves propietats radioactives foren descobertes l'any 1896 per Henri Becquerel. La recerca duta a terme per Enrico Fermi i altres científics a partir del 1934 facilità la utilització de l'urani com a combustible de la indústria de l'energia nuclear i també com de la Little Boy, la primera arma nuclear utilitzada en una guerra. La posterior cursa armamentista durant la Guerra Freda entre els Estats Units i la Unió Soviètica produí desenes de milers d'armes nuclears que utilitzaven l'urani metàl·lic i el plutoni 239, derivat de l'urani. La seguretat d'aquestes armes i del seu material físsil després del trencament de l'URSS l'any 1991 encara és una preocupació per la seguretat i salut pública.^[7]