O urânio líquido se comporta de maneira estranha sob o efeito do calor. Suas ligações atômicas, em vez de se alongarem, se retraem. Esse fenômeno surpreendente pode mudar a concepção de futuros reatores nucleares.
No Oak Ridge National Laboratory (ORNL), uma equipe analisou esse comportamento intrigante. Graças a uma combinação de modelagens e experimentos com a Fonte de Nêutrons de Espalhamento (SNS), eles descobriram propriedades nunca vistas antes.
Nesta ilustração, os nêutrons produzidos na SNS (pontos roxos) se dispersam no UCl3 fundido, representado em verde, revelando sua estrutura atômica. As esferas amarelas e brancas (dados simulados) representam as ligações oscilantes do UCI3.
Crédito: Alex Ivanov/ORNL, Departamento de Energia dos EUA
Pela primeira vez, os cientistas observaram como o tricloreto de urânio (UCl₃) – ou sal de urânio – se contrai sob o efeito do calor. Uma propriedade surpreendente, uma vez que a maioria dos materiais se expande com o aumento da temperatura.
Um avanço possível graças aos instrumentos de alto desempenho da SNS, uma das mais brilhantes fontes de nêutrons do mundo. Ao bombardear o sal de urânio fundido com nêutrons e analisar sua dispersão, eles puderam mapear com precisão sua estrutura atômica.
Ao examinar as ligações químicas do UCl3 em escala atômica, os pesquisadores observaram que os comprimentos das ligações se contraem e se alongam de forma cíclica, em uma velocidade extremamente rápida. Esse movimento revela uma alternância entre estados covalentes e iônicos, algo muito incomum para esse tipo de sal.
Esses resultados lançam uma nova luz sobre o comportamento dos actinídeos, como o urânio, em temperaturas extremas. Essa descoberta pode facilitar o design de reatores nucleares mais seguros e eficientes, além de abrir novas possibilidades para o gerenciamento de resíduos nucleares.
A pesquisa foi realizada no âmbito da iniciativa "Molten Salts in Extreme Environments" do Departamento de Energia dos EUA. Este projeto envolve colaborações com renomados laboratórios como Brookhaven e Argonne.
Esses novos dados alteram as teorias existentes e abrem perspectivas inesperadas para o futuro da energia nuclear.
O tricloreto de urânio (UCl₃) em detalhes
O tricloreto de urânio (UCl₃) é um sal de urânio em que o urânio está ligado a três átomos de cloro. Esse composto desempenha um papel fundamental na pesquisa científica, especialmente no estudo das propriedades químicas e físicas de materiais contendo urânio. O UCl₃ é frequentemente utilizado em laboratórios especializados para explorar reações químicas complexas ou para sintetizar outros compostos à base de urânio.
Como todos os sais de urânio, o tricloreto de urânio é manipulado com extremo cuidado. Sua radioatividade e toxicidade exigem condições de trabalho rigorosamente controladas para proteger os pesquisadores e evitar qualquer contaminação. Os laboratórios que trabalham com este composto estão equipados para prevenir riscos de exposição, utilizando equipamentos de proteção especializados e protocolos de segurança rigorosos.
Fora do contexto da pesquisa científica, o UCl₃ tem poucas aplicações industriais diretas devido aos riscos envolvidos em sua manipulação. No entanto, ele continua sendo um componente essencial em determinados campos da física nuclear e da química, onde é utilizado para aprofundar nossa compreensão dos elementos radioativos e suas interações.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Journal of the American Chemical Society