1. Una scoperta molto importante
La tavola periodica di Mendeleev è la scoperta più significativa nella
storia dell'evoluzione dei materiali. Cosi’ hanno stabilito recentemente
i membri di 68 Paesi che fanno parte dell'Aimmpe (American Institute
of Mining, Metallurgical and Petroleum Engineers), l'Istituto che si
occupa della ricerca di nuovi materiali .
La Tavola Periodica degli Elementi è lo schema col quale vengono
ordinati gli atomi sulla base del loro numero atomico, ossia in base al
numero di protoni presenti nel nucleo degli elementi.
La tavola Periodica esiste in varie versioni , a seconda delle
caratteristiche degli elementi che si vogliono evidenziare
2. La Tavola Periodica degli Elementi
L'esempio di tabella periodica che segue mette in evidenza lo stato fisico
dei singoli elementi ed inoltre mostra i metalli
3. Materiali Metallici non Ferrosi
I materiali metallici non ferrosi si possono
suddividere in gruppi, in funzione delle loro
principali proprietà chimiche e fisiche
Questi materiali occupano ben definite
posizioni nella tavola periodica degli elementi
Si esamineranno i metalli più usati in
campo industriale
4. I Gruppi dei Materiali non Ferrosi
Gruppo
Elementi
Proprietà ed impiego
Metalli
Pesanti
Rame , Nichel, Piombo,
Zinco , Stagno ,Cobalto
Massa volum. > 5000 kg/mc
Usati in meccanica
Metalli
Leggeri
Alluminio , Magnesio ,
Titanio,Berillio, Calcio
Massa volum. < 5000 kg/mc
Usati ove richiesta leggerezza
Metalli
Nobili
Oro , Argento, Platino, Iridio
Alto costo. Usati in oreficeria ,
elettronica , per protesi
Metalli
Refrattari
Tungsteno,Molibdeno,Cromo Alta temperatura fusione .Usati
Vanadio,Titanio,Manganese nelle leghe e acciai speciali
Metalli
Radioattivi
Uranio, Torio, Radio,
Plutonio
Emettono radiazioni . Usati per
produrre energia e in medicina
Terre rare
Lantanio,Cerio, Neodimio,
Samario
Alto ferromagnetismo . Usati
per macchine elettriche
6. Rame
Dal latino tardo aeramen, dal classico aes aeris, rame, bronzo]. )
Elemento chimico di simbolo Cu, peso atomico 63,54 e numero
atomico 29.
Il rame puro è un metallo dal caratteristico colore rosso, assai duttile
e malleabile, con una densità di 8,95 kg/dmc; fonde a 1083 ºC.
Gli impieghi più importanti del rame sono quelli in elettrotecnica e in
termotecnica (serpentine, caldaie, scambiatori di calore, ecc.), nella
preparazione di molte sue leghe, quali gli ottoni, i bronzi, i bronzi di
alluminio, ecc., e nella produzione di suoi composti, come il solfato
di rame largamente usato quale anticrittogamico.
Il rame è ancora usato per rivestimenti e oggetti artistici; abbandonato
è invece l'uso di pentole e vasellame da cucina, che poteva dar luogo
a intossicazioni più o meno gravi a causa della possibile
solubilizzazione del rame da parte di acidi organici contenuti negli
alimenti.
7. Nichel
Dallo svedese nickel, dal tedesco Kupfernickel, propr. falso rame (da Kupfer,
rame, e Nickel, nomignolo di un folletto maligno), nome dato dai minatori alla
niccolite, con allusione alla difficoltà di estrarne il rame.
Elemento chimico di simbolo Ni, peso atomico 58,71 e numero atomico 28. Il
nichel puro e compatto è un metallo dal caratteristico colore grigio chiaro,
assai lucente dopo politura, magnetico, anche se meno del ferro (punto di
Curie 353 ºC), di densità 8,90 kg/dmc e con punto di fusione a 1453 ºC.
Un terzo ca. della produzione mondiale di nichel è utilizzato, specialmente
come metallo puro, nell'industria chimica, elettrochimica, elettrotecnica ed
elettronica.
La maggior parte del nichel viene impiegata però per la preparazione di
moltissime leghe (oltre 3000) fra cui gli acciai (nei quali il nichel spesso è
presente in quantità variabili dallo 0,5 al 35%) che hanno un posto prevalente,
in quanto a essi è destinato oltre il 50% della produzione di nichel. La sua
funzione è quella di migliorare le caratteristiche di tenacità, temperabilità,
resistenza meccanica, resistenza alla corrosione e al calore dell'acciaio specie
quando è associato al cromo (acciai inossidabili).
8. Piombo
Dal latino plumbum, nome del piombo.
Elemento chimico di simbolo Pb, peso atomico 207,19 e numero atomico 82.
Il piombo è un metallo di colore bianco-azzurro e lucente sulle superfici
tagliate di fresco ma che all'aria rapidamente si ossida perdendo la lucentezza
e assumendo il suo caratteristico colore grigio-azzurrognolo.
È tenero, tanto da poterlo tagliare con un coltello, e facilmente deformabile,
ma l'aggiunta anche di piccole quantità di altri elementi, in particolare di
piccole quantità di arsenico, antimonio, argento o cadmio, ne aumenta
considerevolmente la durezza.
È poco duttile e malleabile, anche a causa della sua grana cristallina
generalmente grossolana: per solidificazione del metallo fuso si formano
facilmente cristalli della lunghezza anche di alcuni cm. Il piombo fonde a
327,43 ºC e bolle a 1740 ºC; ha una densità elevata, di 11,342 kg/dmc.
Il piombo trova impiego nella fabbricazione di tubi per l'acqua e per l'industria
chimica e delle guaine di protezione dei cavi elettrici e telefonici
9. Zinco
Dal tedesco Zink.
Elemento chimico di simbolo Zn, di peso atomico 65,38 e di numero
atomico 30.
Lo Zn è un metallo bianco-azzurro, di media durezza, intorno ai 200
ºC diventa fragile e può essere macinato in polvere; all'aria scurisce
lentamente, probabilmente perché si ricopre di una pellicola di ossido o
di carbonato che lo autoprotegge.
Con lo zinco si producono le grondaie, le protezione metalli e le
valvole per condutture.
10. Stagno
Dal latino stannum, nome latino dello stagno.
Elemento chimico di simbolo Sn, peso atomico 118,69 e numero
atomico 50.
Lo stagno α o stagno grigio (densità 5,75 kg/dmc) ha la struttura del
diamante ed è instabile al di sopra dei 132 ºC ; a questa temperatura si
trasforma in stagno β o stagno bianco (densità a 20 ºC =7,3 kg/dmc)
con caratteristiche metalliche; al di sopra di 161 ºC si trasforma in γSn
che è una modificazione più fragile del metallo.
La conversione dello stagno metallico in stagno grigio fu osservata per
la prima volta nelle canne d'organo delle cattedrali delle città
nordeuropee. A causa infatti delle basse temperature le canne degli
organi sviluppavano strane escrescenze, fenomeno che veniva definito
“peste dello stagno”.
Lo stagno è utilizzato per fare le canne dell’organo, il peltro, il vetro
opalino, gli smalti e alcuni tipi di latta.
11. Cobalto
Dal greco kòbalos (folletto), cioè gnomo sotterraneo.
Elemento chimico di simbolo Co, peso atomico 58,93 e numero atomico 27.
Il cobalto puro si presenta come un metallo bianco e lucente, di aspetto simile
a quello del nichel dal quale però si distingue per i suoi riflessi bluastri; fonde
a 1495 ºC e a temperatura ambiente è più duro del nichel e dell'acciaio. La sua
densità è pari a 8900 kg/mc
I sali e gli ossidi di cobalto vengono impiegati fino da epoca molto antica per
colorare il vetro e gli smalti ceramici in blu o in rosa .
Il cobalto metallico è stato largamente impiegato solo in epoca recente,
soprattutto per la produzione di leghe speciali, in quanto l'aggiunta di cobalto
agli acciai inossidabili al cromo-nichel ne migliora la resistenza alla corrosione
e le proprietà meccaniche anche a elevate temperature.
13. Alluminio
Da alumen un composto dell’alluminio.
Elemento chimico di simbolo Al peso atomico 26,98 e numero atomico
13.
L'alluminio puro è un metallo dal caratteristico colore bianco argenteo,
molto leggero (densità = 2700 kg/mc ), cristallizza nel sistema
monometrico con reticolo cubico a facce centrate; fonde a 660 ºC e
bolle a 2056 ºC.
L'alluminio presenta una conducibilità elettrica assai elevata, anche se
inferiore a quella del rame.
L’alluminio è molto usato in campo metallurgico: viene utilizzato per
fare le finestre e per la carrozzeria delle automobili.
14. Magnesio
Elemento chimico di simbolo Mg, peso atomico 24,312 e num. atomico 12,
tra i metalli industriali è quello più leggero (densità 1,72 kg/dmc )
L'acqua degli oceani contiene in media 1,27 g/l di magnesio e ne costituisce
quindi un'enorme riserva naturale; tutte le acque potabili contengono
piccole quantità di sali di magnesio, e quantità maggiori ne contengono
varie acque minerali. Il magnesio è indispensabile alla vita: in particolare è
presente nella molecola della clorofilla.
Puro, è lucente e di colore argenteo sulle superfici fresche, però all'aria
diviene rapidamente opaco a causa della formazione di uno straterello di
ossido. Fonde a 651 ºC e bolle a 1107 ºC; ha una densità di 1,72 kg/dmc
molto basso per un metallo, ed è abbastanza duttile e malleabile.
Il magnesio trova impiego nei laboratori chimici per la preparazione dei
composti di Grignard, in fotografia (lampo al magnesio), nella preparzione
di miscele pirotecniche, e in metallurgia dove è usato quale disossidante di
metalli e di leghe, e soprattutto per ottenere leghe particolari (leghe
leggere)
15. Titanio
Dal latino Titanus (Titano), denominato così per la sua alta resistenza
meccanica. Infatti Titano era un gigante mitologico.
Elemento chimico di simbolo Ti, peso atomico 47,90 e numero
atomico 22; individuato nel 1795 da M. H. Klaproth, ma isolato
soltanto nel 1813, è ottenuto in quantità apprezzabili a iniziare dal
1910.
Allo stato di elemento puro e compatto il titanio si presenta come un
metallo di colore argenteo e lucente, duro, duttile e malleabile; basta
però un contenuto anche ridottissimo di impurità, per esempio di
ossigeno, di azoto o di carbonio, per renderlo molto fragile.
Il titanio è utilizzato specialmente nelle industrie chimica,
elettrochimica, aeronautica e missilistica. La sua presenza negli acciai
comporta la formazione di carburi stabili: pertanto viene aggiunto in
piccole quantità (0,1%) come stabilizzante negli acciai inossidabili e
in maggiore quantità, associato al tungsteno, in alcuni acciai da
utensili da taglio e per stampi.
16. Berillio
Il nome berillio deriva dal greco bēryllos ; che ha come simbolo Be e come numero
atomico il 4. Il berillio è un metallo alcalino terroso color grigio acciaio, tenace, leggero
ma fragile. Ha densità di 1850 kg/mc e punto fusione a di 1287 °C . È usato
principalmente come agente rafforzante nelle leghe (rame-berillio). È Un elemento
bivalente, tossico, da considerarsi un cancerogeno
Il fattore di elasticità di questo metallo leggero è di circa 1/3 superiore a quello
dell'acciaio. Possiede un'eccellente conducibilità termica, è diamagnetico e resiste agli
attacchi dell'acido nitrico concentrato. Il berillio resiste all'ossidazione se esposto all'aria
Il berillio è usato come legante nella produzione di rame-berillio . Le leghe rame-berillio
sono usate in un'ampia gamma di applicazioni per via della loro conducibilità elettrica e
termica, alta resistenza e durezza, proprietà diamagnetiche, oltre che alla resistenza a
corrosione e fatica. Queste applicazioni includono la produzione di: elettrodi per la
saldatura a punto, molle, attrezzi che non producono scintille e contatti elettrici.
Grazie alla loro rigidezza, leggerezza e stabilità dimensionale in un ampio raggio di
temperature, le leghe rame-berillio sono usate nell'industria aerospaziale e militare come
materiali strutturali leggeri per la fabbricazione di aerei supersonici, missili, veicoli
spaziali e satelliti per telecomunicazioni.
Il berillio è inoltre utilizzato nella costruzione di giroscopi, parti di computer, molle per
orologeria e strumenti dove leggerezza, rigidità e stabilità dimensionale sono richieste.
Composti al berillio venivano usati nei tubi delle lampade a fluorescenza, ma questo uso
fu abbandonato per via della berilliosi che colpiva gli operai addetti alla produzione.
17. Calcio
Elemento chimico di simbolo Ca, peso atomico 40,08 e numero
atomico 20.
Data la sua elevata tendenza a combinarsi, in natura non lo si rinviene
mai allo stato libero.
Il calcio puro così ottenuto si presenta come un metallo di colore
bianco argenteo lucente sulle superfici tagliate di fresco, ma lasciando
il metallo all'aria la lucentezza scompare rapidamente a causa della
formazione di una pellicola di ossido. È assai tenero, duttile e
malleabile e molto leggero, con un massa specifica di 1,54 kg/dmc , un
poco inferiore a quello del magnesio.
L'uso del calcio quale materiale metallico puro o costituente di leghe
trova tuttavia un ostacolo insormontabile nella sua elevata reattività
chimica. Riscaldato all'aria a temperatura elevata si trasforma infatti in
una miscela di ossido, CaO, e di nitruro, Ca3N2; con l'acqua reagisce
energicamente anche a temperatura ambiente trasformandosi in
idrossido con sviluppo di idrogeno.
19. Oro
Dal nome latino aurum (oro).
Elemento chimico di simbolo Au, peso atomico 197,20 e numero
atomico79.
L'oro puro si presenta come un metallo lucente di colore giallo
caratteristico, assai tenero, molto duttile ed estremamente malleabile ,
tanto da poterne ottenere fogli semitrasparenti alla luce; fonde a 1063
ºC e bolle a 2970 ºC.
È un ottimo conduttore del calore e dell'elettricità. Per la sua grande
inerzia agli agenti chimici, lo si considera il metallo nobile per
definizione: esso non viene infatti minimamente attaccato dall'ossigeno
atmosferico, dagli alcali anche concentrati, o dagli acidi inorganici
quali il cloridrico, il nitrico, il solforico, ecc. Per attaccarlo e
trasformarlo in composti solubili il reagente più usato è la cosiddetta
acqua regia.
L’oro viene comunemente usato in oreficeria, per i contatti elettrici,
ma anche in medicina per la cura dei reumatismi.
20. Argento
Da argos (bianco, splendente).
Elemento chimico di simbolo Ag, peso atomico 107,87 e numero
atomico 47. È un metallo nobile usato e conosciuto sin dall’antichità.
L’argento puro è un metallo tenero, molto duttile.Fonde a 960,5°C e ha
massa specifica di 9,33 kg/dmc. Presenta i più alti valori di
conducibilità termica ed elettrica, elevato potere riflettente, ottima
resistenza alla corrosione in tutti gli ambienti.
L’argento viene usato in campo dell’oreficeria, per la carta fotografica e
per altri usi vari.
21. Platino
Dallo spagnolo platina, da plata, argento.
Elemento chimico di simbolo Pt, di peso atomico 195,09 e numero
atomico 78.
Il platino metallico, perfettamente puro e compatto, presenta un colore
e una lucentezza intermedi tra quelli dell'argento e quelli del nichel.
La sua massa specifica di 21,45 kg/dmc , è inferiore solo a quello
dell'osmio e dell'iridio.
È molto duttile e malleabile ed è relativamente tenero, ma la sua
durezza viene molto aumentata dalla presenza di quantità anche
inferiori allo 0,1% di iridio o di ferro. Fonde a 1769ºC, ma già al calor
rosso rammollisce: ciò permette la saldatura autogena; a causa del suo
basso coefficiente di dilatazione termica può essere saldato al vetro, e
questa proprietà lo rende utile nella costruzione di contatti elettrici,
ecc. negli apparecchi di laboratorio.
22. Iridio
Dal greco Ires (iride), dai colori iridati dei sali relativi.
Elemento chimico del gruppo del platino, di simbolo Ir, peso atomico
192,20 e numero atomico 77.
L'iridio puro è tra tutti il metallo più resistente agli agenti chimici; è in
pratica perfettamente inossidabile e non viene attaccato neppure
dall'acqua regia. Ha un colore bianco lucente simile a quello del
platino, fonde a 2443 ºC e, con la suo densità di 22,42 kg/dmc , è dopo
l'osmio (densità 22,48) il metallo più pesante.
L’iridio viene usato per la radioterapia del cancro, siringhe, candele di
elicotteri e per il campione standard del metro.
24. Tungsteno
Il nome "tungsteno" deriva dallo svedese tung sten, "pietra pesante", benché nello svedese
odierno il suo nome sia wolfram .Il tungsteno puro ha un colore che varia dal grigio acciaio
al bianco, ed è molto duro.
Il punto di fusione del tungsteno è il più alto di tutti gli elementi puri (3422°C), ed ha anche
la più alta resistenza alla trazione ad alta temperatura fra tutti i metalli. Quando viene
aggiunto all'acciaio, il tungsteno ne aumenta moltissimo la durezza.
Ha una ottima resistenza alla corrosione, la maggior parte degli acidi minerali lo intacca solo
debolmente.
Il tungsteno ha una vasta gamma di usi, di cui il più diffuso è senz'altro come carburo di
tungsteno (W2C, WC) nei carburi cementati. Questi sono materiali molto resistenti all'usura,
usati nella costruzioni di utensili per lavorazione ad asportazione truciolo
Il tungsteno si usa anche per i filamenti delle lampadine ad incandescenza e delle valvole
termoioniche, e per vari tipi di elettrodi, perché si può ridurre in filamenti molto sottili che
hanno un alto punto di fusione.
Le sue proprietà di densità e durezza lo rendono il candidato ideale per leghe pesanti usate in
armamenti, dissipatori di calore e sistemi di pesi e contrappesi.
Gli acciai rapidi sono spesso delle leghe di tungsteno; ne possono contenere fino al 18%.
Le superleghe contenenti questo metallo sono usate in pale di turbine, utensili d'acciaio e parti
meccaniche o rivestimenti resistenti all'usura.
25. Molibdeno
Dal greco molybdaina, massa di piombo, in quanto il più comune minerale del
molibdeno, la molibdenite, è stato a lungo confuso col solfuro di piombo
naturale, la galena.
Elemento chimico di simbolo Mo, di peso atomico 95,95 e di numero atomico
42. È stato riconosciuto come nuovo elemento nel 1778 da K. W. Scheele ed è
stato ottenuto in forma metallica nel 1782 da P. J. Hjelm.
Il metallo compatto è di colore bianco argenteo, duttile e malleabile; presenta
una struttura cubica a corpo centrato, massa specifica di 10,28 kg/dmc e un
punto di fusione elevatissimo, di 2620 ºC. A temperatura ambiente è molto
resistente agli agenti chimici.
L'aggiunta di molibdeno agli acciai ne migliora notevolmente le qualità
meccaniche e la resistenza alla corrosione: il molibdeno viene quasi sempre
aggiunto in percentuale relativamente modesta accanto ad altri metalli di lega
come per esempio negli acciai inossidabili ad alta resistenza alla corrosione
utilizzati per molti impianti chimici.
26. Vanadio
Da Vanadis, dea scandinava.
Elemento chimico di simbolo V, peso atomico 50,942 e numero atomico 23,
isolato nel 1869 da H. Roscoe.
Allo stato di elemento libero il vanadio si presenta come un metallo di colore
grigio argenteo, che fonde a 1919 ºC, duro ma assai duttile, con una massa
specifica di 6,1 kg/dmc ; è assai resistente agli agenti chimici.
Il vanadio puro viene utilizzato solamente per speciali applicazioni non
industriali e per scopi scientifici; la maggior parte del vanadio metallico si
prepara invece sotto forma di lega ferro-vanadio al 35-85%, riducendo al
forno elettrico il pentaossido di vanadio con lega ferro-silicio. Tale lega serve
per la preparazione degli acciai speciali e in metallurgia per disossidare i
bagni durante la fabbricazione di lamiere da profondo stampaggio, per
affinare il grano, o incrementare le caratteristiche meccaniche (specialmente
quelle di durezza), a opera di carburi molto stabili, di varie leghe di acciaio;
viene aggiunto inoltre quale antigrafitizzante nelle ghise.
Nelle leghe non ferrose la presenza del vanadio migliora le loro caratteristiche
meccaniche e di resistenza alla corrosione.
27. Titanio
Dal latino Titanus (Titano), denominato così per la sua alta resistenza
meccanica. Infatti Titano era un gigante mitologico.
Elemento chimico di simbolo Ti, peso atomico 47,90 e numero
atomico 22; individuato nel 1795 da M. H. Klaproth, ma isolato
soltanto nel 1813, è ottenuto in quantità apprezzabili a iniziare dal
1910.
Allo stato di elemento puro e compatto il titanio si presenta come un
metallo di colore argenteo e lucente, duro, duttile e malleabile; basta
però un contenuto anche ridottissimo di impurità, per esempio di
ossigeno, di azoto o di carbonio, per renderlo molto fragile.
Il titanio è utilizzato specialmente nelle industrie chimica,
elettrochimica, aeronautica e missilistica. La sua presenza negli acciai
comporta la formazione di carburi stabili: pertanto viene aggiunto in
piccole quantità (0,1%) come stabilizzante negli acciai inossidabili e in
maggiore quantità, associato al tungsteno, in alcuni acciai da utensili
da taglio e per stampi.
28. Cromo
Dal geco chròma (colore), chiamato così da Vaquelin per il colore dei
suoi composti.
Elemento chimico di simbolo Cr, peso atomico 51,996 e numero
atomico 24.
Il cromo puro è di colore grigio acciaio, densita 7,19 kg/dmc, fonde a
1890 ºC e bolle a 2482 ºC. Il cromo è un metallo relativamente inerte
dal punto di vista chimico; a temperatura ambiente non viene attaccato
dall'ossigeno atmosferico e dalla umidità; l'acido cloridrico e l'acido
solforico attaccano lentamente il cromo con sviluppo di idrogeno.
Dal punto di vista industriale, sono importanti la produzione dei
composti del cromo utilizzati in galvanoplastica, in conceria e per la
produzione di pigmenti (che si effettua direttamente dalla cromite senza
passare attraverso il cromo metallico); in campo metallurgico la
produzione di leghe ferro-cromo, per riduzione della cromite con
carbone al forno elettrico, che vengono poi direttamente utilizzate per la
preparazione degli acciai inossidabili.
29. Manganese
Elemento chimico di simbolo Mn, peso atomico 54,938 e numero atomico 25,
isolato nel 1774 da J. G. Gahn e riconosciuto quale elemento da K. W. Scheele
nello stesso anno.
Il manganese non si rinviene allo stato nativo, ma è molto diffuso nelle rocce,
rappresentando infatti lo 0,085% in peso della crosta terrestre; i minerali più
importanti sono la pirolusite, la manganite, la braunite e l'hausmannite.
Il manganese puro è un metallo di colore bianco-argenteo, simile di aspetto al
ferro puro; all'aria lentamente imbrunisce e diviene opaco per ossidazione. Più
duro e più fragile del ferro, ha densità di 7,21 kg/dmc e un punto di fusione di
1244 ºC; per riscaldamento la forma del manganese, stabile a temperatura
ambiente, con struttura a reticolo cubico (forma α), si trasforma
successivamente in altre tre forme allotropiche con un diverso reticolo e stabili
solo in determinati intervalli di temperatura.
31. Uranio
L'uranio è l'elemento chimico di numero atomico 92. Il suo simbolo è U.
È un metallo bianco-argenteo, tossico e radioattivo; appartiene alla serie degli attinidi ed il
suo isotopo 235U trova impiego come combustibile nei reattori nucleari e nella
realizzazione di armi nucleari.
Tracce di uranio sono presenti ovunque: nelle rocce, nel suolo, nelle acque, persino negli
organismi viventi.
Puro, l'uranio si presenta come un metallo bianco-argenteo, lievemente radioattivo e di poco
più tenero dell'acciaio. È malleabile, duttile e debolmente paramagnetico.
È un metallo molto denso (65% più denso del piombo). Diviso finemente, reagisce con
l'acqua a temperatura ambiente; esposto all'aria si copre superficialmente di uno strato del
proprio ossido.
L'uranio è un metallo molto denso e pesante. Nonostante la radioattività naturale dell'uranio,
grazie al suo elevato peso specifico, trova impiego come materiale di zavorra e contrappesi
di equilibratura in aerei, elicotteri, e in alcune barche a vela da regata. A volte è impiegato
anche per costruire schermature di sorgenti altamente radioattive (soprattutto nel campo
della radiografia industriale per la schermatura dei raggi gammaa ). Il piombo è un materiale
con caratteristiche simili (e non radioattivo), che tuttavia è meno utilizzato dell'uranio per
questi scopi.
Nel settore civile il principale impiego dell'uranio è l'alimentazione dei reattori delle centrali
elettronucleari
32. Torio
Il torio è l'elemento chimico di numero atomico 90. Il suo simbolo è Th.
Il torio è un metallo reperibile in natura, leggermente radioattivo. Il torio fu scoperto
nel 1828 dal chimico svedese Jöns Jakob Berzeliuss , che lo battezzò così in onore di
Thorr, il dio della guerra. Il torio metallico non aveva praticamente nessun uso pratico
prima dell'invenzione della reticella per lanterne nel 1885.
Se puro e in forma metallica, è di colore bianco argenteo che si mantiene lucido per
molti mesi; però se viene contaminato con il suo ossido si annerisce lentamente
all'aria diventando prima grigio e poi nero. L'ossido di torio (ThO2), detto anche
toria, ha uno dei più alti punti di ebollizione di tutti gli ossidi (3300°C). Le principali
applicazioni del torio sono :
Reticelle per luci a gas portatili. Queste reticelle rilucono di una luce bianca
abbagliante quando vengono scaldate nella fiamma del gas.
Il torio è usato per rivestire i fili di tungsteno negli apparecchi elettronici.
Il torio è stato usato in elettrodi per saldatura e ceramiche resistenti al calore.
Il suo ossido è usato per controllare la dimensione della grana del tungsteno usato nei
filamenti delle lampadine elettriche.
Il suo ossido è usato per crogioli da laboratorio per alte temperature.
L'ossido di torio aggiunto al vetro permette di creare vetri con alto indice di rifrazione
e dispersione molto bassa. Perciò trova applicazione in lenti di alta qualità per
macchine fotografiche e strumenti scientifici
33. Radio
Il radio è l'elemento chimico di numero atomico 88. Il suo simbolo è Ra. Il nome
dell'elemento deriva dal fatto di essere uno dei più radioattivi conosciuti. Il radio (dal
latino radius, raggio) fu scoperto da Marie Curie e suo marito Pierre nel 1898 nel
minerale chiamato pechblenda o uraninite della Boemia settentrionale. Di colore
bianco, annerisce per esposizione all'aria.
È un metallo alcalino-terroso presente in tracce nei minerali dell 'uranio . È
estremamente radioattivo; il suo isotopo più stabile, 226Ra, ha una emivita di 1602 anni
e decade trasformandosi in radon.È il più pesante di tutti i metalli alcalino terrosi , è
intensamente radioattivo . Questo metallo si trova (combinato) in minime quantità nel
minerale di pechblenda e di vari altri minerali di uranio. La radiazione prodotta dal
radio è di tre tipi, raggi alfa, raggi beta e raggi gamma
Appena preparato, il radio metallico puro è di colore bianco brillante, ma si annerisce se
esposto all'aria, probabilmente per formazione di nitruro. Il radio è luminescente ,con
tenue bagliore blu
Usato in passato nelle vernici luminescenti per quadranti e lancette di orologi, sveglie e
strumentazione varia. Oltre 100 ex-pittori di lancette di orologi, che usavano le loro
labbra per fare la punta al pennello, morirono per le radiazioni: poco dopo, gli effetti
nocivi delle radiazioni iniziarono ad essere pubblicizzati. Il radio venne usato nei
quadranti delle sveglie fino agli anni '50. Gli oggetti verniciati con vernice al radio
possono essere pericolosi ancora oggi e devono essere maneggiati con la dovuta cautela.
Il radio si usa in medicina per produrre gas radon, utile per la terapia di alcuni tipi di tumore
34. Plutonio
Il plutonio è l'elemento chimico di numero atomico 94. Il suo simbolo è Pu. È
l'elemento oggi più usato nelle bombe nucleari a fissione. Il suo isotopo più importante
è 239Pu, che ha un ‘emivita di 24200 anni. Tutti gli isotopi e i composti del plutonio
sono tossici e radioattivi. Il plutonio è spesso descritto come "la sostanza più tossica
nota all'uomo", ma è gli esperti ritengono che questa affermazione non sia esatta.
Il plutonio puro è un metallo argenteo, ma ingiallisce quando si ossida . Curiosamente,
il plutonio subisce una contrazione di volume all'aumentare della temperatura.
Il calore prodotto dal decadimento alfa rende il plutonio sensibilmente caldo al tatto;
grandi quantità possono far bollire l'acqua.
Per via della sua facile fissione e per la sua disponibilità, il 239Pu è un componente
fissile fondamentale delle moderne armi nucleari. La massa critica per una sfera di
plutonio è di 16 .Una tale quantità corrisponde circa ad una sfera di circa 10 centimetri
di diametro che per completa detonazione libera un'energia di 200 chilotoni .
Il plutonio fu preparato per la prima volta nel 1940 presso i laboratori dell'Università di
Berkelley , in California , ma la scoperta fu tenuta segreta. Prese il nome dal pianeta
Plutone perché seguendo il nettunio e l'uranio si volle mantenere l'analogia con i nomi
dei pianeti del Sistema Solare.
Durante il Progetto Manhattan furono realizzati grandi reattori nucleari a Hanford, nello
stato di Washington, per produrre il plutonio con cui sarebbero poi state costruite due
bombe. La prima fu collaudata al Trinity site, la seconda venne sganciata sulla città
giapponese di Nagasaki
