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    铀 基本性质

    2016/9/5 11:30:39

    物理性质

    铀是元素周期表中第七周期MB族元素,锕系元素之一,是重要的天然放射性元素,元素符号U,原子序数92,原子量238.0289。在整个元素序列中,大约到铁的位置以后,每个原子核都有分裂的趋势,只是由于闸门阻止着才未分裂。在自然界发现的最后一个元素铀,有最弱的闸门,1936年由哈恩和他的同事斯特拉斯曼在实验中第一次打破的,就是这个元素。铀原子有92个质子和92个电子,其中6个是价电子。铀是银白色金属,熔点1132.5℃,沸点3745℃,密度18.95g/cm³,电阻率30.8X10⁻⁸n"m,抗拉强度450MPa,屈服强度207MPa,弹性模数172GPa。铀的热中子吸收截面为7.60b,铀有15种同位素,其原子量从227~240。所有铀同位素皆不稳定,具有微弱放射性。铀的天然同位素组成为:²³⁸U(自然丰度99.275%,原子量238.0508,半衰期4.51×10⁹a),²³⁵U(自然丰度0.720%,原子量235.0439,半衰期7.00×10⁸a),²³⁴U(自然丰度0.005%,原子量234.0409,半衰期2.47×10⁵a)。其中235u是惟一天然可裂变核素,受热中子轰击时吸收一个中子后发生裂变,放出总能量为195MeV,同时放2~3个中子,引发链式核裂变;²³⁸U是制取核燃料钚的原料。

    化学性质

    铀的外电子层构型为[Rn]5f³6d¹ 7s²,有+3,+4,+5,+6四种价态,其中+4和+6价化合物稳定。铀的化学性质活泼,能和所有的非金属作用(惰性气体除外),能与多种金属形成合金。空气中易氧化,生成一层发暗的氧化膜,高度粉碎的铀空气中极易自燃,块状铀在空气中易氧化失去金属光泽,在空气中加热即燃烧,铀能与所有非金属反应,250℃下和硫反应,400℃下和氮反应生成氮化物,1250℃下和碳反应生成碳化物,250~300℃下和氢反应生成UH₃,UH₃在真空350~400℃下分解,放出氢气。铀与卤素反应生成卤化物,铀能与汞、锡、铜、铅、铝、铋、铁、镍、锰、钴、锌、铍作用生成金属间化合物,金属铀缓慢溶于硫酸和磷酸,有氧化剂存在时会加速溶解,铀易溶于硝酸,铀对碱性溶液呈惰性,但有氧化剂存在时,能使铀溶解,铀及其化合物均有较大的毒性,空气中可溶性铀化合物的允许浓度为0.05mg/m³,不溶性铀化合物允许浓度为0.25mg/m³,人体对天然铀的放射性允许剂量,可溶性铀化合物为7400Bq,不溶性铀化合物为333Bq。

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