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铀试剂有放射性吗

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-06-28 00:22   点击:224  编辑:admin   手机版

一、铀试剂有放射性吗

这是因为铀原子核会自发发生衰变,若发生a衰变则放出a射线,若发生“贝塔”衰变,则放出“贝塔”射线。但都会伴随着“甘玛”射线的产生,将多余能量送出。因此铀具有放射性。

原子核内质子数大于88的原子,由于核力的关系,核子会发生衰变,发出发射性的粒子。具有放射性的铀是235,不是238。

二、铀实验室

放射性现象的发现,把人们对于原子的认识引向深入,原子核的秘密逐渐被揭开了。

1911年,卢瑟福提出了原子的行星模型。他认为原子犹如一个小小的太阳系,中间是原子核(相当于太阳),集中了原子质量的极大部分;周围是电子(相当于行星),围绕着原子核旋转。

1919年卢瑟福用α粒子轰击氮,使氮转变成了氧,人类历史上破天荒第一次实现了原子的人工转变。几千年来,炼金术士们点石成金的梦想终于变成了现实。

1932年,英国物理学家查德威克发现了一种新的基本粒子,这种粒子不带电荷,被称为中子。这一突破性的发现不仅导致了现代原子核理论的建立(原子核由质子和中子组成),而且为人们提供了一种轰击原子核的强有力的新型“炮弹”。

1934年,法国科学家约里奥·居里和伊伦·居里在用α粒子轰击铝时,发现了人工放射性,这一发现引起了许多科学家的极大兴趣。从此,开始了大量制取人工放射性同位素的工作。

不久,年轻的意大利物理学家费米也着手制取放射性同位素。他的实验有个特点:他是用中子而不是象约里奥·居里那样用α粒子去轰击各种元素。费米所以用中子作为“炮弹”去轰击原子核,道理是很简单的:因为原子核是带正电荷的,所以带有两个正电荷的α粒子会被原子核所排斥,而不带电荷的中子必然比较容易接近并进入原子核内。

费米制取放射性同位素的方法对许多元素都是非常有成效的。在很短的时间内,他制取了约50种新的放射性同位素。其中有许多是进行β衰变的。这种衰变方式是放出一个电子,相当于原子核内一个中子变成了一个质子,也就是说,经β衰变生成的新同位素,其原子序数比原先的同位素增加了1。

92号元素铀是当时最重的元素,那么,铀吸收一个中子后发生β衰变的话,会出现什么情况呢?显然,结果将会产生93号元素,即所谓“超铀元素”。

可以设想,这个“超铀元素”大概是一个放射性元素。否则人们早已在稳定元素的行列中找到它了。还可以想象,这个元素衰变后,可能会形成一些原子序数更高的元素,例如94号元素。或许这将使我们有可能揭开元素数目限制的秘密,弄清铀之所以是元素周期表中最后一个元素的原因。

正是上述想法强烈地吸引着费米,激励着费米用中子去轰击当时最重的元素铀,从而导致了铀核裂变现象的发现——这无疑是本世纪最重大的发现之一。

费米的实验进行得很成功。铀经中子轰击后,产生了前所末见的新放射性,这种放射性由成分相当复杂的β射线所组成。费米对放射性强度衰减曲线进行了分析,结果表明,它包含四种半衰期:10秒、40秒、13分钟和90分钟。除了这四种半衰期外,他估计还至少有一种更长的半衰期。

我们知道,每种放射性同位素都放出自己特有的射线,并日具有自己特有的半衰期。因此,铀经中子轰击后产生的β放射性物质有五种半衰期,就表示生成了五种新的放射性同位素。

按照当时的一般看法,铀经中子轰击后形成的新放射性同位素,与铀的原子序数不应相差很大。但根据已有的资料来看,从86号到92号元素,没有一个同位素的半衰期与上述四种符合。于是费米就假定,他所发现的β放射性,是铀俘获一个中子后经β衰变所形成的93号元索(或原子序数更高的元素)放射出来的。也就是说,他认为自己发现了所谓“超铀元素”。

费米的这一发现在科学界引起了广泛的注意。有一些科学工作者对费米的结论表示怀疑,认为他的实验结果也可作别种解释。不久,实验证实91号元素镤具有与费米所发现的半衰期为13分钟的放射性物质相似的化学性质。是否费米所发现的就是元素镤的同位素呢?总而言之,费米关于发现“超铀元素”的结论看来是成问题的,这就是著名的“超铀元素之谜”。

这时,“超铀元素”的研究工作已在德国的一个实验室中大力展开。德国科学家哈恩和梅特纳对“超铀元素”加以详细研究之后,很快地看到,事情要比费米最初所设想的复杂得多。射线强度的衰减曲线表明,某些放射性物质可能并不是在中子轰击时产生的,而是经过一段时间后才产生出来的。这就是说,这些放射性物质并不一定是铀被中子轰击时立刻产生的,而可能是经过几次放射性衰变之后才形成的。

三、铀的化学

铀是一种放射性元素,其原子序数为92,化学符号为U。它在自然界中以氧化铀的形式存在,该氧化物的形式是四价的,即UO2。有许多不同的铀同位素,其中被称为放射性同位素的都是放射性的,有些会自发地衰变,而有些则需要外部能量才能获得稳定的状态。铀具有很多用途,例如作为核能反应堆的燃料,也可以用于核武器制造,甚至还可以用于发电。

四、铀化学实验室

理论上是可以的,铀矿,镭矿,钚矿可以通过氧化法分离纯化拿到氧化放射物,然后运用电化学,金属置换法提取出纯化物。但到具体操作在防辐射和相关的设备材料估计不是一般人能做得到和获取得到。

五、铀的测定

微量铀分析仪主要用于测量水、土壤、岩石等样品中微量铀含量的仪器。以下是一般微量铀分析仪的使用方法:

1. 样品制备:按照仪器的要求,将待测样品进行制备,如溶解、过滤、稀释等处理。

2. 仪器操作:将制备好的样品放入微量铀分析仪中,按照仪器操作手册上的说明进行设置。一般包括选择测试程序、选择自动或手动模式、选择测试温度等操作。

3. 仪器测试:启动微量铀分析仪,开始测试。测试时间根据仪器型号和待测样品的性质而定,一般需要几分钟到几小时不等。

4. 数据分析:测试完成后,根据仪器的显示结果和操作手册上的说明,计算出样品中微量铀的含量。一般使用计算机软件进行数据处理和分析。

5. 仪器维护:测试结束后,需要对微量铀分析仪进行维护,包括清洗、校准、保养等工作,以确保下次测试的准确性和可靠性。

需要注意的是,微量铀分析仪是一种精密的仪器,操作时需要严格遵守仪器操作手册和安全规程,以免对人身和仪器造成损害。

六、铀的分析化学

铀(Uranium)是原子序数为92的元素,是自然界中能够找到的最重元素。

水溶性  不溶于水

原子质量  238.02891

符号  U

熔点  1135℃

因此,铀矿资源的普查和勘探几乎都利用了铀具有放射性这一特点:若发现某个地区岩石、土壤、水、甚至植物内放射性特别强,就说明那个地区可能有铀矿存在。

元素性质物理性质铀(拼音:yóu ;英语拼写:Uranium),是中第七周期MB族元素,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。铀原子有92个和92个电子,其中6个是价电子。铀为银白色金属,熔点1132.5℃,沸点3745℃,抗拉强度450MPa,屈服强度207MPa,弹性模数172GPa。铀在接近绝对零度时有超导性,有延展性。所有铀同位素皆不稳定,具有微弱。

化学性质铀的外电子层构型为[Rn]5f36dl7s2,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。铀与卤素反应生成卤化物,铀能与汞、锡、铜、铅、铝、铋、铁、、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,可溶性铀化合物为7400Bq,不溶性铀化合物为333Bq。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。

七、铀的制取

铀的化学转化是指把铀水冶厂精制的天然八氧化三铀(黄饼)或二氧化铀等中间产品制成铀的氧化物、氟化物和金属铀的过程。

天然二氧化铀是生产重水堆燃料棒束的重要原料,也是制取四氟化铀、六氟化铀和金属铀的重要中间产品。可用重铀酸铵(ADU)或三碳酸铀酰铵(AUC)作原料制备UO2。

四氟化铀制备: UF4是生产金属铀和UF6的关键中间产品。其制备方法有湿法和干法两种。原料均采用UO2。

湿法:在装有UO2物料的衬胶溶解槽内注入盐酸和氢氟酸生成络合溶液,接着再渐渐注入40%的氢氟酸便生成UF4,反应温度约为60~70℃。

干法反应炉常用卧式搅拌床、流化床或移动床。干法因流程短而经济性好,在工业上得到广泛应用。

八、有关铀的化学方程式

铀核三分裂方程式

235u+n→bai236u→135xe+95sr+2n

235u+n→236u→144ba+89kr+3na

铀核四分裂方程式

U + 0 n→ Xe + Sr + 2 0n + 能量

铀核受到1个中子轰击分裂成氙和锶并放出2个中子;

铀235还可以分裂成钡144和氪89并放出3个中子。

九、铀的研究

元素名称:铀(拼音:yóu,英语:Uranium)

元素原子量:238.0

元素类型:金属

元素描述:致密而有延展性的银白色放射性金属。铀在接近绝对零度时有超导性,有延展性。铀的化学性质活泼,易与绝大多数非金属反应,能与多种金属形成合金。铀最初只用做玻璃着色或陶瓷釉料,1938年发现铀核裂变后,开始成为主要的核原料。

氧化态:

MainU+6

OtherU+2,U+3,U+4,U+5

原子体积:(立方厘米/摩尔)

12.59

密度:18.95克/立方厘米

熔点:1132.0摄氏度

沸点:3818.0摄氏度

元素在太阳中的含量:(ppm)

0.001

元素在海水中的含量:(ppm)

0.00313

晶体结构:晶胞为正交晶胞。

晶胞参数:

a=285.37pm

b=586.95pm

c=495.48pm

α=90°

β=90°

γ=90°

发现人:克拉普罗特(M.H.Klaproth)

发现年代:1789年

发现过程:1789年,由德国化学家克拉普罗特(M.H.Klaproth)从沥青铀矿中分离出,就用1781年新发现的一个行星——天王星命名它为uranium,元素符号定为U。1841年,佩利戈特(E.M.Peligot)指出,克拉普罗特分离出的"铀",实际上二氧化铀。他用钾还原四氯化铀,成功地获得了金属铀。1896年有人发现了铀的放射性衰变。1939年,哈恩(O.Hahn)和斯特拉斯曼(F.Strassmann)发现了铀的核裂变现象。自此以后,铀便变得声价百倍。

元素描述:密度19.05±0.02克/厘米3。熔点1132℃,沸点3818℃。共有三种结晶变体:斜方晶体、四方晶体、体心立方体。铀是银白色活泼的金属,可延展、锻造,能和所有的非金属作用(惰性气体除外)。和许多金属作用,生成金属间化合物。空气中易氧化,生成一层发暗的氧化膜,能与酸作用,与234U、235U、238U混合体存在于铀矿中。少量存在于独居石等稀土矿石中。238U的半衰期为45亿年。

元素来源:可用电解法、分解法、还原法等从铀矿中制得。许多种类的岩石都含有铀,但富矿只有沥青铀矿和钒钾铀矿等几种。

元素用途:千百年来铀一直被用作给玻璃染色的色素,然而现在纯金属铀是核反应堆和原子弹中使用的核燃料。少量用于电子管制造业中的除氧剂和惰性气体提纯(除氧、氢)。

元素辅助资料:200年前发现的一种普通的金属元素居然会成为今天核动力和核武器的原料。就是在20世纪40年代以前,这种普通的金属一直被看作是没有什么用处的东西,这就是铀。铀通常被人们认为是一种稀有金属,尽管铀在地壳中的含量很高,比汞、铋、银要多得多,但由于提取铀的难度较大,所以它注定了要比汞这些元素发现的晚得多。尽管铀在地壳中分布广泛,但是只有沥青铀矿和钾钒铀矿两种常见的矿床。人们认识铀正是从这两种矿石开始。

相对原子质量:238常见化合价:+2,+3,+4,+5,+6电负性:0

外围电子排布:5f36d17s2核外电子排布:2,8,18,32,21,9,2

同位素及放射线:U-230[20.8d]U-231[4.2d]U-232[70y]U-233[159000y]U-234(放α[247000y])U-235(放α[700040000y])U-236[23400000y]U-237[6.75d]U-238(放α[4479000000

电子亲合和能:0KJ·mol-1

第一电离能:0KJ·mol-1第二电离能:0KJ·mol-1第三电离能:0KJ·mol-1

单质密度:18.95g/cm3单质熔点:1132.0℃单质沸点:3818.0℃

原子半径:0埃离子半径:0.81(+6)埃共价半径:0埃

名称由来:得名于天王星的名字“Uranus”。

元素描述:致密而有延展性的银白色放射性金属。

原子结构:原子半径/?:原子体积/cm3/mol:12.59离子半径/?:0.52;共价半径/?:1.42;氧化态:6,5,4,3

电子构型:1s22s2p63s2p6d104s2p6d10f145s2p6d10f36s2p6d17s2

十、铀化学反应

铀235的燃烧并不是普通的化学燃烧,而是物理变化中核裂变。

铀核裂变方程式:

235U+1n=137Ba+97Kr+2n;

原子弹或核电厂的能源来源是核裂变,其中,铀裂变是核电厂中最常见的裂变,当热中子轰击铀-235原子时,它们会释放2到4个中子,而中子会撞击其他铀-235原子形成连锁反应。以铀核弹为例,可以把铀分成数大块,每块质量维持在临界以下,引爆时把铀块迅速结合。

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