铀
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铀(U)、放射性化学元素的锕系元素系列的元素周期表,原子序数92.它是一种重要的核燃料。
铀构成大约百万分之二地球的地壳。一些重要的铀矿物质是沥青铀矿(不洁净的U3.O8),沥青铀矿(UO2),钒钾铀矿(一个钾铀钒酸盐),钙铀云母(一个钙磷酸铀),以及铜铀云母(一个铜铀磷酸盐)。作为核燃料的来源,这些铀矿石和其他可开采铀矿石所含的铀要多出许多倍能源比所有已知可开采的化石燃料储量还要多。一磅铀产生的能量相当于140万公斤(300万磅)的铀煤炭.
有关铀的更多信息矿石矿床,以及采矿、精炼和回收技术的覆盖范围,看到铀处理.关于铀生产的比较统计数据,看到表格
国家 | 2013年矿山产量(公吨) | 占世界矿山产量的% |
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*估计。 | ||
资料来源:世界核协会,《世界铀矿生产》(2014年)。 | ||
哈萨克斯坦 | 22574年 | 37.9 |
加拿大 | 9332年 | 15.6 |
澳大利亚 | 6350年 | 10.6 |
尼日尔* | 4528年 | 7.6 |
纳米比亚 | 4315年 | 7.2 |
俄罗斯 | 3135年 | 5.3 |
乌兹别克斯坦* | 2400年 | 4.0 |
美国 | 1835年 | 3.1 |
中国* | 1450年 | 2.4 |
马拉维 | 1132年 | 1.9 |
乌克兰 | 1075年 | 1.9 |
南非 | 540 | 0.9 |
印度* | 400 | 0.7 |
捷克共和国 | 225 | 0.4 |
巴西 | 198 | 0.3 |
罗马尼亚* | 80 | 0.1 |
巴基斯坦* | 41 | 0.1 |
德国 | 27 | 0.0 |
世界上总 | 59637年 | One hundred. |
铀是一种致密、坚硬的金属元素,呈银白色。它是延展性的,可塑的,并且能够进行高级打磨。在空中金属会失去光泽,细碎后会变成火焰。它是一种相对较差的导体电.尽管是由德国化学家发现的(1789年)马丁·海因里希·克拉普罗斯他以当时刚刚发现的行星命名了这颗行星天王星1841年,法国化学家首次分离出这种金属Eugene-Melchior Peligot通过还原四氯化铀(UCl4)和钾。
俄国化学家提出的周期体系德米特里•终身不懈1869年,人们把注意力集中在铀上,认为它是最重的化学元素,直到第一种元素被发现为止,铀一直占据着这个位置超铀元素镎在1940年。1896年,这位法国物理学家贝克勒尔在铀中发现的现象放射性1898年,法国物理学家首次使用了这个术语玛丽而且皮埃尔·居里.后来在许多其他元素中也发现了这个性质。现在大家都知道铀是放射性物质同位素的混合物铀- 238(99.27%, 451万年半衰期),铀- 235(0.72%,半衰期为7.13亿年)和铀-234(0.006%,半衰期为24.7万年)。这些漫长的半衰期使测定地球年龄成为可能引领,铀的终极衰变产物,在某些含铀的岩石中。铀-238是母体,铀-234是放射性的子体之一铀衰变系列;铀-235是锕衰变级数.另请参阅锕系元素的元素.
在德国化学家之后,铀元素成为了人们强烈研究和广泛兴趣的对象奥托·哈恩而且弗里茨Strassmann在1938年底发现的现象核裂变在被慢中子轰击的铀中。意大利裔美国物理学家恩里科费米建议(1939年初)中子可能是裂变产物之一,因此可以继续裂变连锁反应.匈牙利裔美国物理学家利奥西拉德美国物理学家赫伯特·安德森,法国化学家弗雷德利克·约里奥·居里,他们的同事证实了这一预测(1939);后来的调查显示,平均为21/2每个原子在裂变时释放出中子。这些发现导致了第一个自我维持的核连锁反应(1942年12月2日)原子弹试验(1945年7月16日),第一颗在战争中投放的原子弹(1945年8月6日),第一颗原子动力的原子弹潜艇(1955),以及第一个全尺寸的核动力发电机(1957)。
用慢中子发生裂变的情况相对较少同位素铀-235(唯一天然存在的裂变物质),必须从丰富的同位素铀-238中分离出来,用于各种用途。铀238,然而,在吸收中子后,经历负电β衰变,是蜕变成的合成元素钚,在慢中子下是易裂变的。因此,天然铀可用于转炉和冶炼增殖反应堆在这个过程中,裂变是由稀有的铀-235维持的,而钚是由铀-235同时制造的转化铀- 238。可裂变的铀-233可以从不可裂变的铀合成为核燃料钍同位素钍-232,自然界中含量丰富。铀也是重要的,因为它是通过嬗变反应制备合成超铀元素的主要材料。
铀具有强正电性,与水发生反应;它溶解在酸但不是在碱.重要的氧化态是+4氧化UO2,四卤化物,如UCl4,绿色的水离子U4+)和+6(如氧化物UO3.六氟化UF6和黄色铀酰离子UO22 +).在水溶液中解决方案铀最稳定的是铀酰离子,它具有线性结构[O=U=O]。2 +.铀也表现为+3和+5状态,但各自的离子是不稳定的。红色的U3 +离子即使在里面也会缓慢氧化水不含溶解物氧气.UO的颜色2+离子未知,因为它经历歧化(UO2+同时还原为U4+氧化为UO22 +)即使在很稀的溶液中。
铀化合物用作陶瓷的着色剂。六氟化铀(UF6)是一个固体有着异常高的蒸汽压力(115 torr = 0.15 atm = 15,300 Pa)在25°C(77°F)。佛罗里达大学6在化学上是非常活泼的,但是,尽管它在蒸汽状态下具有腐蚀性,UF6已广泛应用于气-扩散法和气-离心法从铀-238中分离铀-235。
有机金属化合物是有趣和重要的吗集团指有金属-碳键将金属与有机基团连接起来的化合物。铀新世是一种有机铀复合U (C8H8)2,其中一个铀原子夹在与环四烯C相关的两个有机环层之间8H8.它在1968年的发现开辟了有机金属的新领域化学.
原子序数 | 92 |
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原子量 | 238.03 |
熔点 | 1,132.3°c(2,070.1°f) |
沸点 | 3,818°c(6,904°f) |
比重 | 19.05 |
氧化态 | +3 +4 +5 +6 |
气态原子态的电子排布 | (Rn) 5f3.6d17年代2 |