Uranium adalah salah satu angota unsur golongan aktinida yang punya manfaat besar – karena digunakan sebagai bahan bakar reaktor nuklir. Uranium ditemukan sebagai bijihnya di di kerak bumi seluruh dunia. Air laut mengandung sekitar 3ppb uranium, yang mana tidak terlalu banyak. Tetapi jika dihitung dari seluruh air laut yang ada, akan terkandung sekitar 5 x 10^9 ton uranium.
Tetapi ekstraksi uranium dari air laut tidaklah mudah. Metode paling murah untuk mendapatkan uranium adalah dengan menambang bijihnya yaitu uranium(IV)oksida, UO2. Lubang tempat penambangan uranium, harus tervenstilasi dengan udara segar untuk mencegah konsentrasi radon meningkat pada atmosfer, yang dilepaskan oleh peluruhan radioaktif uranium. Ini merupakan metode stnadar untuk keamanan pekerja tambang.
Sama seperti kebanyakan proses ektraksi logam lainnya, beberapa rute untuk mengektrak uranium digunakan. Metode ekstraksi uranium sangat menarik untuk dipelajari. Bijih uranium yang mengandung uranium(IV)oksida pertama direaksikan dengan zat pengoksidasi seperti ion besi(III). Proses ini akan menghasilkan uranium9VI)oksida, UO3.
Oksidasi UO2(s) + H2O(l) ==> UO3(s) + 2 H+(aq) + 2e
Reduksi Fe3+(aq) + e ==> Fe2+(aq)
Penambahan asam sulfat akan menghasilkan larutan uranil sulfat, yang mengandung kation uranil, UO22-.
UO3(s) + H2SO4(aq) ==> UO2SO4(aq) + H2O(l)
Setelah membuang zat pengotor, amonia ditambahkan ke dalam larutan menghasilkam endapan berwarna kuning cerah dari amonium diuranate, (NH4)2SO4U2O7(aq)
Endapan ini sering juga disebut “yellow cake”, yang dapat dijual sebagai zat yang mengandung uranium.
Untuk digunakan dalam reaktor nuklir dan untuk perusahaan pembuat bom, dua isotop uraniom, U-235 dan U-239 harus dipisahkan. Caranya adalah dengan melewatkan gas uranium(VI)fluorida untuk berdifusi pada suatu membran, yang mengandung isotop uranium U-235. Hal ini akan mengakibatkan U-235 terpisah dari U-238 secaracepat.
Untuk menghasilkan senyawa uranium(VI)klorida digunakan lagi beberapa cara. Pertama adalah memanaskan “yellow cake” menghasilkan campuran oksida, uranium(IV)uranium(VI)oksida, U3O8.
Reaksi yang terjadi :
9 (NH4)2U2O7(s) ==> 6 U3O8(s) + 14NH3(g) + 15H2O(g) + N2(g)
Campuran oksida uranium kemudian direduksi oleh H2 menghasilkan uranium(IV)oksida.
U3O8(s) + 2 H2(g) ==> 3 UO2(s) + 2 H2O
Uranium (IV)oksida kemudian direaksikan dengan hidrohgen fluorida menghasilkan uranium (IV)fluorida, UF4
UO2(s) + 4 HF(g) ==> UF4(s) + 2 H2O
Langkah terakhir adalah padatan uranium(IV)fluorida dioksidasi menjadi gas uranium(VI)fluorida, UF6, yang digunakan untuk memisahkan isotop uranium, oleh F2.
UF4(s) + F2(g) ==> UF6(g)
Karena titik didih uranium(VI)fluorida sangat rendah sehingga sangat krusial sekalai unsur memurnikan uranion dan pemisahan isotop uranium. Jika kita bandngkan uranium(IV)fluorida dengan uranium(VI)fluorida, akan terjadi perbedaan sifat fisika yang jelas.
Sebagai contoh, UF4 meleleh padasuhu 960 degC sedangkan UF6 menyublim pada suhu 560C. perbedaan sifat ini bisa dijelaskan oleh rapat muatan kedua senyawa. Ion uranium(IV) memiliki kerapatan muatan yang lebih rendah dibandingkan ion uranium(VI). Sehingga ion uranium(VI) dengan bilangan oksidasi urainum adalah +6 memnyebabkannya lebih mudah terpolarisasi sehingga kakarkter kovalennya lebih besar.
Tetapi ekstraksi uranium dari air laut tidaklah mudah. Metode paling murah untuk mendapatkan uranium adalah dengan menambang bijihnya yaitu uranium(IV)oksida, UO2. Lubang tempat penambangan uranium, harus tervenstilasi dengan udara segar untuk mencegah konsentrasi radon meningkat pada atmosfer, yang dilepaskan oleh peluruhan radioaktif uranium. Ini merupakan metode stnadar untuk keamanan pekerja tambang.
 |
| Seorang pekera memegang disk uranium yang berwarna abu - abu dipermukaannya karena teroksdasi. Image Source : wikimedia commons |
Oksidasi UO2(s) + H2O(l) ==> UO3(s) + 2 H+(aq) + 2e
Reduksi Fe3+(aq) + e ==> Fe2+(aq)
Penambahan asam sulfat akan menghasilkan larutan uranil sulfat, yang mengandung kation uranil, UO22-.
UO3(s) + H2SO4(aq) ==> UO2SO4(aq) + H2O(l)
Setelah membuang zat pengotor, amonia ditambahkan ke dalam larutan menghasilkam endapan berwarna kuning cerah dari amonium diuranate, (NH4)2SO4U2O7(aq)
Endapan ini sering juga disebut “yellow cake”, yang dapat dijual sebagai zat yang mengandung uranium.
Untuk digunakan dalam reaktor nuklir dan untuk perusahaan pembuat bom, dua isotop uraniom, U-235 dan U-239 harus dipisahkan. Caranya adalah dengan melewatkan gas uranium(VI)fluorida untuk berdifusi pada suatu membran, yang mengandung isotop uranium U-235. Hal ini akan mengakibatkan U-235 terpisah dari U-238 secaracepat.
Untuk menghasilkan senyawa uranium(VI)klorida digunakan lagi beberapa cara. Pertama adalah memanaskan “yellow cake” menghasilkan campuran oksida, uranium(IV)uranium(VI)oksida, U3O8.
Reaksi yang terjadi :
9 (NH4)2U2O7(s) ==> 6 U3O8(s) + 14NH3(g) + 15H2O(g) + N2(g)
Campuran oksida uranium kemudian direduksi oleh H2 menghasilkan uranium(IV)oksida.
U3O8(s) + 2 H2(g) ==> 3 UO2(s) + 2 H2O
Uranium (IV)oksida kemudian direaksikan dengan hidrohgen fluorida menghasilkan uranium (IV)fluorida, UF4
UO2(s) + 4 HF(g) ==> UF4(s) + 2 H2O
Langkah terakhir adalah padatan uranium(IV)fluorida dioksidasi menjadi gas uranium(VI)fluorida, UF6, yang digunakan untuk memisahkan isotop uranium, oleh F2.
UF4(s) + F2(g) ==> UF6(g)
Karena titik didih uranium(VI)fluorida sangat rendah sehingga sangat krusial sekalai unsur memurnikan uranion dan pemisahan isotop uranium. Jika kita bandngkan uranium(IV)fluorida dengan uranium(VI)fluorida, akan terjadi perbedaan sifat fisika yang jelas.
Sebagai contoh, UF4 meleleh padasuhu 960 degC sedangkan UF6 menyublim pada suhu 560C. perbedaan sifat ini bisa dijelaskan oleh rapat muatan kedua senyawa. Ion uranium(IV) memiliki kerapatan muatan yang lebih rendah dibandingkan ion uranium(VI). Sehingga ion uranium(VI) dengan bilangan oksidasi urainum adalah +6 memnyebabkannya lebih mudah terpolarisasi sehingga kakarkter kovalennya lebih besar.