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天然铀同位素丰度

来源:www.dbkyw.com   时间:2023-06-29 16:17   点击:197  编辑:admin   手机版

一、天然铀同位素丰度

铀是存在于自然界中的一种稀有化学元素,具有放射性。根据国际原子能机构的定义,丰度为3%的铀235为核电站发电用低浓缩铀,铀235丰度大于80%的铀为高浓缩铀,其中丰度大于90%的称为武器级高浓缩铀,主要用于制造核武器。

二、铀的天然同位素

铀的质量数从226到242中,只有一个没有(其中铀234、铀235、铀238是天然核素,其他是人造的),减去92即可得134到150

比如铀234、235、238分别是142、143、146

铀(Uranium)是原子序数为92的元素,其元素符号是U,是自然界中能够找到的最重元素。在自然界中存在三种同位素,均带有放射性,拥有非常长的半衰期(数十万年~45亿年)。此外还有12种人工同位素(226U~240U)。铀在1789年由马丁·海因里希·克拉普罗特(Martin Heinrich Klaproth)发现。铀化合物早期用于瓷器的着色,在核裂变现象被发现后用作为核燃料。

三、铀同位素的用途

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

四、构成天然铀的三种同位素

铀的同位素有三种,分别是铀-234、铀-235和铀-238。

铀-235同位素是连锁反应极佳的原料。它很难得到,仅占铀材料的百分之一,甚至更少。

铀的另一种同位素是铀-234,它仅以极微弱的数量显现出来。因而,99%以上的铀是重同位素——铀-238。它有92个质子和146个中子。

五、天然铀中占比最大的同位素

铀同位素

已发现质量数在226和242之间的17个铀同位素。

其中238U,235U和234U是天然放射性同位素,其相对丰度(原子百分数)分别为99.275%,0.720%和0.005%。

地球上存量最多的同位素是铀-238,再者是可用作核能发电的燃料的铀-235,丰度最少的是铀-234。此外还有12种人工同位素(铀-226~铀-240)。

铀的这三种同位素存在于许多含铀矿物(沥青铀矿、钒钾铀矿、钙铀云母、晶质铀矿、水铀矿、水钠铀矿、水硅铀矿等)里,沥青铀矿中它们的总含量最多,铀也微量存在于海水里(含量为3.34mg/L)。研究显示,人体中铀的平均含量为1PPM(百万分之一)。

六、天然铀同位素有几种

【衰变】

一个原子核内的核子(核子是组成原子核的粒子的总称)多了,它就会变得不够稳定。这时原子核就有可能向更稳定的状态转变,比如说减少原子核内的核子数量,来达到稳定原子核的效果,这个过程就就是所谓的“衰变”。

【铀衰变原理】

铀作为在地球上能够天然存在的最重的元素,其原子核内的核子数量相应也很大,所以铀是会发生衰变的,其衰变方式主要是从原子核内一次性发射出两个质子和两个中子,这被称之为“α衰变”。

当铀原子发生“α衰变”后,其质量数会减4,原子序数会减2,这时它就不是铀原子了。

以上就是铀衰变的原理。

【铀的种类】

天然存在的铀同位素只有三种,丰度最高的是U-238,其半衰期高达40多亿年。也就是说,经过了46亿年的漫长时间,地球上的U-238的储藏量也只是减了个半。

其他同位素如U-235、U-234由因为半衰期相对较短,所以在过去的时间里被减半了很多次,现在的丰度就变得很低了。

 【铀235衰变】

铀235的裂变产物非常复杂,已发现的裂变产物有35种元素(从30Zn到64Gd),放射性核有200种以上。目前,用作核燃料的铀235裂变后所产生的核废料,主要是碘129和锝99等。它们都带有极强的放射性,寿命均大于50年。

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