Penjelasan Uranium (U) : Sejarah, Sifat dan Fungsi

Sejarah Uranium

Kaca berwarna kuning, mengandung lebih dari 1% uranium oksida dan telah ditemukan di Naples, Itali dengan perkiraan tahun pembuatan  79 S.M. Klaproth mengenali unsur asing dalam pitchblende dan berusaha mengisolasi logam tersebut pada tahun 1789.

Tampaknya uranium diisolasi pertama kali oleh Peligot pada tahun 1841, yang mereduksi anhidrat klorida dengan kalium.

Keterangan Unsur Uranium

• Simbol: U
• Radius Atom: 1.38 Å
• Volume Atom: 12.5 cm³/mol
• Massa Atom: 238.029
• Titik Didih: 4407 K
• Radius Kovalensi: 1.42 Å
• Struktur Kristal: orthorombic
• Massa Jenis: 18.95 g/cm³
• Konduktivitas Listrik: 3.6 x 10⁶ ohm^-1cm^-1
• Elektronegativitas: 1.38
• Konfigurasi Elektron: [Rn]5f3 6d1 7s2
• Formasi Entalpi: 15.48 kJ/mol
• Konduktivitas Panas: 27.6 Wm^-1K^-1
• Potensial Ionisasi: 6.05 V
• Titik Lebur: 1408 K
• Bilangan Oksidasi: 6,5,4,3
• Kapasitas Panas: 0.12 Jg^-1K^-1
• Entalpi Penguapan: 422.58 kJ/mol

Sumber Uranium

Uranium, tidak selangka yang diduga, bahkan lebih berlimpah daripada raksa, antimon (Sb) , perak, atau kadmium dan sama berlimpahnya seperti molibden atau arsen. Uranium terdapat dalam sejumlah mineral seperti pitchblende, uraninit, karnotit, autunit, uranofan dan tobernit. Juga terdapat pada batuan fosfat, lignit, pasir monazit, dan bisa diperoleh dari semua sumber komersial ini.

Departemen Energi Amerika Serikat membeli uranium dalam bentuk yang dapat diterima yakni U3O8 pekat. Program insentif ini telah meningkatkan persediaan uranium yang ada.

Uranium dapat dibuat dengan mereduksi uuranium halida dengan logam alkali atau alkali tanah atau dengan mereduksi uranium oksida dengan kalsium, aluminum atau karbon pada suhu tinggi. Logam ini juga bisa dihasilkan dari proses elektrolisis KUF₅ atau UF₄, yang dilarutkan dalam campuran CaCl₂ dan NaCl yang dicairkan. Uranium dengan kemurnian tinggi dapat dibuat dengan penguraian termal senyawa uranium halida dengan filamen panas.

Sifat Sifat Uranium

Uranium memiliki tiga bentuk kristal yaitu: alfa – –(688 °C)—> beta –(776 °C)—> gamma. Uranium termasuk logam berat, berwarna putih keperak-perakan, bersifat piroforik (mudah meledak di udara dan hidrogen dapat menambah intensitas nyala) dalam kondisi halus.

Uranium lebih lunak dariada baja, dan dalam kondisi yang sangat halus, uranium mudah terlarut dalam air dingin. Mudah ditempa dan sedikit paramagnetik.

Di udara, uranium terlapisi dengan oksidanya. Asam juga dapat melarutkan logamnya, dan tidak terpengaruh sama sekali oleh basa.

Isotop Uranium

Uranium memiliki 16 isotop, yang semuanya bersifat radioaktif. Uranium di alam memiliki kandungan  ²³⁸U sebanyak 99.28305%, ²³⁵U sebanyak 0.7110%, dan ²³⁴Usebanyak 0.0054%. Hasil studi menunjukkan bahwa persentase berat ²³⁵U dalam uranium alam bervariasi tergantung sumber mineral. DOE Amerika Serikat telah menetapkan nilai 0.711% sebagai persentase ²³⁵U dalam uranium alamiah. Uranium di alam memiliki radioaktif yang cukup untuk menghitamkan lembar fotografi dalam waktu satu jam.

Kebanyakan panas bumi diduga terkait dengan keberadaan uranium dan thorium.

Uranium-238 dengan masa waktu paruh 4.51 x 10⁹ tahun, telah digunakan untuk memperkirakan usia batun gunung api. Sumber  uranium, sebagai unsur di alam dengan nomor  tertinggi – kecuali kemungkinan adanya neptunium atau plutonium -belum dapat diketahui. Diperkirakan bahwa uranium adalah produk hasil peluruhan unsur dengan massa atom yang lebih tinggi, yang hanya ada satu kali di bumi atau di alam semesta. Unsur asli ini bisa jadi merupakan hasil masa purba, dikenal sebagai big bang (ledakan maha dahsyat pada permulaan awal alam semesta) yang terjadi di bintang-bintang.

Kegunaan Uranium

Uranium adalah bahan bakar nuklir yang sangat penting. Uranium 238 bisa diubah menjadi Plutonium yang bida direaksikan fisi dengan reaksi sebagai berikut:

238U(n, gamma)—> 239U—(beta)—> 239Np—(beta)—> 239Pu

Konversi nuklir ini bisa dibawa ke dalam reaktor  awal di mana sangat memungkinkan untuk menghasilkan material baru yang bisa direaksikan fisi, daripada material yang bisa direaksikan fissi  dalam memelihara reaksi berantai.

Uranium-235 juga tak kalah pentingnya karena unsur ini adalah kunci untuk mnggunakan uranium. ²³⁵U, meski terdapat di alam hanya berkadar 0.71%, sangat mudah direaksikan fisi dengan neutron lambat sehingga reaksi berantai fisi yang panjang dapat dibuat dalam reaktor berkonstruksi dasar uranium alam dan moderator yang cocok, seperti air berat atau grafit, sendirian saja.

Uranium-235 bisa dipekatkan dengan difusi gasdan proses fisik lainnya, bila diinginkan dan digunakan sebagai bahan bakar uklir secara langsung, menggantikan uranium alamiah, atau digunakan sebagai bahan peledak.

Uranium alamiah, sedikit diperkaya dengan ²³⁵U degan kadar yang rendah, digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir untuk menghasilkan listrik. Thorium alamiah dapat diradiasikan dengan neutron sebagai berikut untuk menghasilkan isotop ²³³U yang penting:

232Th(n, gamma) → 233Th — (beta) → 233Pa — (beta) → 233U

Meski thorium sendiri tidak bisa direaksikan fisi, ²³³U, dalam hal ini bisa digunakan sebagai bahan bakar nuklir. Satu pon uranium yang tereaksi fisi secara lengkap memiliki nilai bahan bakar yang sama dengan batu bara sebanyak 1500 ton lebih.

Kegunaan bahan bakar nuklir untuk menghasilkan energi listrik, untuk membuat isotop yang digunakan untuk tujuan damai, dan sebagai peledak, sangat diketahui dengan baik. Kapasitas 429 reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir di seluruh dunia yang beroperasi pada Januari 1990 dierkirakan mencapai 311000 megawatt.

Penggunaan uranium di Amerika Serikat dikontrol oleh Komisi Pengawasan Nuklir Amerika Serikat. Saat ini sedang dikembangkan penggunaan uranium yang habis, yakni uranium dengn persentase ²³⁵U berkurang hingga 0.2%.

Uranium digunakan dalam peralatan petunjuk inert, dalam kompas giro, sebagai imbangan berat untuk permukaan kontrol penerbangan, sebagai pemberat untuk kendaraan pembawa missil, dan sebagai bahan pelindung. Logam uranium digunakan untuk target sinar X untuk memproduksi sinar X berenergi tinggi; uranium nitrat berguna untuk tinta fotografi, dan uranium asetat digunakan dalam kimia analisis.

Kristal uranium bersifat triboluminesens (fenomena optis di mana cahaya dihasilkan ketika ikatan asimetris rusak karena zatnya tergores atau dihancurkan). Garam uranium juga digunakan untuk memproduksi kaca dan kilau Vaseline kuning. Uranium dan senyawanya sangat beracun, baik dari sudut pandang kimia dan radiologi.

Penanganan Bahaya Uranium

Logam uranium yang sangat halus, bersifat piroforik, menghasilkan bahaya kebakaran.

Bekerja dengan uranium membutuhkan pengetahuan tentang konsentrasi yang masih diizinkan untuk pernafasan dan pencernaan.

Baru-baru ini, keberadaan uranium alamiah di tanah telah menjadi kekhawatiran karena adanya pmbentukan radon dan keturunannya.