யுரேனியத்தின் ரசாயனத் தன்மையைப் புரிந்துகொள்ளுதல்
U குறியீடு மற்றும் 92 அணு எண் கொண்ட யுரேனியம், தனிம அட்டவணையில் உள்ள ஆக்டினைடு வரிசையில் உள்ள ஒரு கனமான, வெள்ளி-வெள்ளை உலோகத் தனிமம் ஆகும். அதன் எலக்ட்ரான் அமைப்பு பல ஆக்சிஜனேற்ற நிலைகளைக் காட்ட அனுமதிக்கிறது, அவற்றில் +4 மற்றும் +6 அதன் சேர்மங்களில் மிகவும் பொதுவானவை. இந்த மாறுபாடு அதன் ரசாயன வினைத்திறனுக்கு பங்களிக்கிறது. இயற்கையாக நிகழும் ஒரு தனிமமாக, இது பூமியின் மேலோட்டில் காணப்படுகிறது, ஜார்க்கண்ட், ஆந்திரப் பிரதேசம் மற்றும் மேகாலயா போன்ற இந்தியாவின் பகுதிகளில் குறிப்பிடத்தக்க வைப்புக்கள் உள்ளன.
பொதுவான பொருட்களுடன் வினைத்திறன்
காற்றுடன் தொடர்பு
யுரேனியம் உலோகம் ரசாயன ரீதியாக வினைபுரியும் மற்றும் காற்றுடன் தொடர்பு கொள்ளும்போது விரைவாக நிறமாற்றம் அடைகிறது, இது யுரேனியம் ஆக்சைடுகளின் (எ.கா., UO2, U3O8) ஒரு இருண்ட அடுக்கை உருவாக்குகிறது. இந்த ஆக்சிஜனேற்ற செயல்முறை இரும்பு துருப்பிடிப்பது போன்றது, இருப்பினும் தயாரிப்புகள் வேறுபடுகின்றன. ஆக்சிஜனேற்றத்தின் விகிதம் மேற்பரப்புப் பரப்பளவு மற்றும் வெப்பநிலையைப் பொறுத்தது.
ஒரு நுண்ணிய பிரிக்கப்பட்ட நிலையில், அதாவது தூளாக இருக்கும்போது, யுரேனியம் பைரோஃபோரிக் ஆகும். அதாவது இது அறை வெப்பநிலையில் வெளிப்புற வெப்ப மூலமின்றி தானாகவே காற்றில் தீப்பிடித்து, பிரகாசமான சுடருடன் எரியும். இருப்பினும், மொத்த யுரேனியம் உலோகம் மிகவும் குறைவான வினைத்திறன் கொண்டது மற்றும் தீப்பிடிக்க அதிக வெப்பநிலை தேவைப்படுகிறது.
நீருடன் தொடர்பு
யுரேனியம் உலோகம் நீருடன் வினைபுரியும், இருப்பினும் வினையின் வீரியம் நீரின் வெப்பநிலை மற்றும் உலோகத்தின் வடிவத்தைப் பொறுத்தது.
- குளிர்ந்த நீர்: குளிர்ந்த நீருடன், யுரேனியம் மெதுவாக வினைபுரிந்து யுரேனியம் டை ஆக்சைடு (UO2) மற்றும் ஹைட்ரஜன் வாயுவை (H2) உருவாக்குகிறது. வினை பின்வருமாறு குறிப்பிடப்படுகிறது: U(s) + 2H2O(l) → UO2(s) + 2H2(g).
- சூடான நீர் அல்லது நீராவி: சூடான நீர் அல்லது நீராவிடன் வினை கணிசமாக வேகமாகவும் தீவிரமாகவும் மாறும், அதே தயாரிப்புகளை உருவாக்குகிறது. அதிக வெப்பநிலையில் இந்த அதிகரித்த வினைத்திறன் பல உலோகம்-நீர் வினைகளின் சிறப்பியல்பு.
முக்கிய பண்புகள்: நச்சுத்தன்மை, கதிரியக்கம் மற்றும் எரியக்கூடிய தன்மை
நச்சுத்தன்மை
யுரேனியம் ரசாயன நச்சுத்தன்மை மற்றும் கதிரியக்க நச்சுத்தன்மை இரண்டையும் வெளிப்படுத்துகிறது.
- ரசாயன நச்சுத்தன்மை: ஒரு கன உலோகமாக, யுரேனியம் சேர்மங்கள் உயிரியல் அமைப்புகளுக்கு ரசாயன ரீதியாக நச்சுத்தன்மை கொண்டதாக இருக்கலாம். ரசாயன நச்சுத்தன்மைக்கான முதன்மை இலக்கு உறுப்பு சிறுநீரகம் ஆகும், அங்கு அது சேதத்தை ஏற்படுத்தும். உள்ளிழுக்கப்பட்ட யுரேனியம் உடலால் உறிஞ்சப்பட்டு, உடலியல் விளைவுகளுக்கு வழிவகுக்கும்.
- கதிரியக்க நச்சுத்தன்மை: யுரேனியத்தின் அனைத்து ஐசோடோப்புகளும் கதிரியக்கமானவை, அதாவது அவை தன்னிச்சையான அணுச் சிதைவுக்கு உட்பட்டு, ஆல்பா துகள்கள் மற்றும் பிற வகையான கதிர்வீச்சை வெளியிடுகின்றன. இந்தக் கதிர்வீச்சு உயிருள்ள செல்கள் மற்றும் டிஎன்ஏ-க்கு சேதத்தை ஏற்படுத்தும், புற்றுநோய் மற்றும் பிற உடல்நலப் பிரச்சனைகளின் அபாயத்தை அதிகரிக்கும். கதிரியக்க நச்சுத்தன்மை அதன் உடனடி ரசாயன விளைவுகளிலிருந்து வேறுபட்ட ஒரு நீண்ட கால கவலையாகும்.
கதிரியக்கம்
யுரேனியம் பிரபலமாக கதிரியக்கமானது. மிகவும் abondant ஐசோடோப், யுரேனியம்-238 (²³⁸U), மற்றும் குறைவான பொதுவான ஆனால் மிகவும் முக்கியமான யுரேனியம்-235 (²³⁵U) இரண்டும் ஆல்பா உமிழ்ப்பான்கள், அவை பில்லியன் கணக்கான ஆண்டுகளாக மிக மெதுவாக சிதைவடைகின்றன. இந்த இயற்கையான கதிரியக்கம் அணுசக்தியில் அதன் பயன்பாட்டிற்கு அடிப்படையாகும். தாராபூர், ராவட்பாடா, கைகா மற்றும் கூடங்குளம் போன்ற பல அணுமின் நிலையங்களை இந்தியா இயக்குகிறது, அவை ²³⁵U இன் கதிரியக்கத்தால் தூண்டப்பட்ட ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட அணுக்கரு பிளவு செயல்முறை மூலம் மின்சாரம் தயாரிக்க யுரேனியத்தை எரிபொருளாகப் பயன்படுத்துகின்றன.
எரியக்கூடிய தன்மை
யுரேனியத்தின் எரியக்கூடிய தன்மை அதன் இயற்பியல் வடிவத்தைப் பொறுத்தது.
- மொத்த உலோகம்: அதன் திடமான, தூள் அற்ற வடிவத்தில், யுரேனியம் உலோகம் எளிதில் எரியக்கூடியதாகக் கருதப்படுவதில்லை. இது அதிக வெப்பநிலையில் தீப்பிடிக்கலாம், ஆனால் அதன் தூள் வடிவம் போல பைரோஃபோரிக் அல்ல.
- நுண்ணிய பிரிக்கப்பட்ட தூள்: குறிப்பிட்டபடி, நுண்ணிய பிரிக்கப்பட்ட யுரேனியம் தூள் பைரோஃபோரிக் ஆகும். இது அறை வெப்பநிலையில் காற்றில் தானாகவே தீப்பிடிக்கலாம், இதனால் தீயைத் தடுக்க அதன் கையாளுதல் மற்றும் சேமிப்பு மிகவும் முக்கியமானது.
ஒரு குறிப்பிடத்தக்க ரசாயன வினை
யுரேனியம் சம்பந்தப்பட்ட மிக முக்கியமான ரசாயன வினைகளில் ஒன்று யுரேனியம் ஹெக்ஸாஃப்ளோரைடு (UF6) ஆக அதன் மாற்றம் ஆகும். இந்தச் சேர்மம் அணு எரிபொருள் சுழற்சியில் முக்கியமானது. யுரேனியம் தாது முதலில் யுரேனியம் டை ஆக்சைடை (UO2) உற்பத்தி செய்ய பதப்படுத்தப்படுகிறது, பின்னர் அது UF6 ஐ உருவாக்க வினைபுரிகிறது.
ஒரு எளிமைப்படுத்தப்பட்ட இரண்டு-படி வினைச் சங்கிலியில் அடங்குபவை:
- ஹைட்ரஜன் ஃப்ளோரைடு (HF) வாயுவுடன் வினைபுரிவதன் மூலம் UO2 ஐ UF4 ஆக (யுரேனியம் டெட்ராஃப்ளோரைடு) மாற்றுதல்: UO2(s) + 4HF(g) → UF4(s) + 2H2O(g)
- ஃப்ளோரின் வாயுவை (F2) பயன்படுத்தி UF4 ஐ UF6 ஆக மேலும் ஃப்ளோரினேஷன் செய்தல்: UF4(s) + F2(g) → UF6(g)
யுரேனியம் ஹெக்ஸாஃப்ளோரைடு ஒரு எளிதில் ஆவியாகும் சேர்மமாகும், இது எளிதில் ஒரு வாயுவாக மாற்றப்படலாம். இந்த வாயு வடிவம் யுரேனியம் செறிவூட்டும் செயல்முறைக்கு அவசியமானது, அங்கு பிளவுபடக்கூடிய ஐசோடோப் ²³⁵U இன் செறிவூட்டல் ²³⁸U ஐ விட அதிகரிக்கப்படுகிறது. இந்த செறிவூட்டல் ஒளி-நீர் அணு உலைகளுக்கு எரிபொருளை உற்பத்தி செய்வதற்கு மிகவும் முக்கியமானது, அவை உலகளவில் மற்றும் இந்தியாவின் அணுசக்தி திட்டத்தில் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.