铀(固体)密度1905克/立方厘米。
铀其他物理性质:熔点11325℃,沸点3745℃,电阻率308X10-8n"m,抗拉强度450MPa,屈服强度207MPa,弹性模数172GPa。
铀是放射性金属元素,可作为核反应的燃料。铀是银白色金属,几乎与钢一样硬,密度高(相对密度约1895),熔点1135℃,沸点4134℃。在核能量发展之前,它被用作制造**玻璃。铀是自然界存在的原子序数最高的元素。
1841年E佩利(1811-1890)离析出金属铀,虽然在此之前铀已在沥青铀矿中被认知。它也藏于云母铀矿、钒钾铀矿和独居石中;主要分布于加拿大、澳大利亚、南非。可通过气体扩散技术从易挥发气体六氟化铀(UF6)中分离各同位素铀。
铀的化学性质:
金属铀在空气中会变暗,可为蒸汽和酸腐蚀,但耐碱腐蚀。其原子半径为1385pm;U3+、U4+、U5+、U6+的离子半径分别为103、97、89及80pm。铀的电负性据鲍林(Pauling)测定为138;阿尔勒德(Allred) 和罗切夫 (Rochow) 测定为122。
铀能与大多数非金属元素及其化合物发生反应,反应的温度和反应速度随铀的粒度而异。铀在室温的空气或氧气中能自燃,细粒铀在水中亦能自燃。在一定条件下,铀氧化放出的能量可引起爆炸。铀粉尘的爆炸浓度下限为55mg/dm3。铀能与许多金属反应生成金属间化合物。铀可与铌、铪、锆、钼及钛生成固溶体。
铀及其化合物均有较大的化学毒性,空气中可溶性铀化合物的允许浓度为005mg/m3,不溶性铀化合物的允许浓度为025mg/m3,人体对天然铀的放射性允许剂量,可溶性铀化合物是7400Bq,不溶性铀化合物是333Bq。
以下内容参考:-铀
铀、钍的原子结构相似,化学性质相近。二者在自然界都以四价氧化态存在,并有相似的离子半径(U4+=105Å,Th4+=110Å),可以广泛地相互置换;在氧化环境中,铀形成六价的络离子(UO2+2),其化合物溶于水,钍仅以四价形式存在,它的化合物不溶于水,故铀在氧化条件下可与钍分离。铀、钍在球粒陨石中的丰度很低,分别为1×10-8和4×10-8,基本上代表地幔的丰度值。由于地球演化及地幔、地壳分离过程中,铀、钍富集于地壳,特别是在花岗质岩类中。在常见的硅酸盐造岩矿物中,铀、钍的含量都低,它们主要富集于一些副矿物中,如沥青铀矿、方钍石、锆石、钍石、褐帘石、独居石、磷钇石和屑石等。
铅是自然界最常见的一种元素,原子序数82,原子量为2072,位于元素周期表第六周期第ⅣA族。铅属亲硫元素,原子半径为215Å,常以硫化物矿物的形式存在。它也具有亲氧特征,与钾、锶、钡、钙常产生类质同象代换。铅有8种同位素,其中4种是放射性同位素,4种是稳定同位素。同位素地球化学的研究只涉及稳定同位素部分。
铅的稳定同位素有:204Pb、206Pb、207Pb和208Pb,204Pb是非放射性成因的,迄今未发现它的放射性母体,故被认为是元素合成过程中产生的。206Pb、207Pb、208Pb都与放射性衰变有关,它们的放射性母体同位素分别是238U、235U和232Th。它们都释放α和β-粒子而最终衰变成稳定的铅同位素。其衰变速度差异很大,235U衰变很快,半衰期为070381×109年;238U居中,半衰期为44683×109年;232Th最慢,半衰期为1401×109年。故而在地球形成的早期207Pb增长最快,而现在主要是206Pb的增长。由于204Pb绝对含量自地球形成至今仍保持不变,在同位素地球化学中经常以206Pb/204Pb、207Pb/204Pb和208Pb/204Pb的原子数目比表示铅同位素组成的变化。
谈及原子弹,爱因斯坦的质能方程肯定是根基,但是在什么情况下质量会转化为能量,这个故事就比较有趣了,下面给大家以自己的愚见科普一下
核武器的诞生过程始于20世纪早期的原子研究,大约在1910年,卢瑟福研究发现,原子几乎是中空的,原子核居于中心位置,带负电荷的电子沿外侧运行,原子核中有带正电荷的质子。后来,詹姆斯查德威克在1932年发现原子核中还有呈电中性的中子,查德威克用中子高速轰击原子核,想看看中子数量增加后原子核会发生什么变化,但是当时很难将中子以合适的速度撞击原子核,两年过后,恩里科费米经过努力发现降低中子的速度可以挤进原子核。
沿着这一重大发现,德国著名科学家迈特纳和奥托哈恩在威廉皇帝研究所合作并取得了丰硕成果,但是在希特勒上台后,作为犹太人的迈特纳被逐出柏林大学,继而又被逐出威廉皇帝研究所,虽然被逐出研究所,但迈特纳和哈恩的合作并没有停止。迈特纳专注于研究自然界中最重的元素铀。铀的原子核里挤满了中子,迈特纳想知道用中子轰击铀原子核会产生什么结果,会不会创造出什么新的东西呢?会变重吗?在瑞典过圣诞节期间,迈特纳收到了哈恩的一封信,信中他发现了一些不寻常的现象。迈特纳的外甥罗伯特弗里希是在丹麦工作的一名物理学家,与大名鼎鼎的尼尔斯玻尔是同事。当时,弗里希正和迈特纳一起在瑞典度假,哈恩说,对铀原子核的轰击引发了放射性现象-“能量流喷射而出”。这个结果并不是特别令人惊讶,玻尔认为,原子核随时会分裂,因为带正电荷的质子相互排斥。现在的问题是:中子数量增加,能否导致原本平衡的天平发生倾斜,进而使原子核分裂呢?
迈特纳和弗里希发现,中子的轰击让原子核发生了分裂,而没有让原子核变大。二人在这里借用了裂变这个生物学词汇,这与爱因斯坦方程有着非常重要的联系,在一个原子核裂变为两个较小原子核的过程中,失去的质量转化为能量,与质能方程的意义不谋而合。在第二次世家大战的催化下,这个方程的潜力被迅速挖掘出来。至此,制造核武器的竞赛开始了。
1939年,爱因斯坦的一位老朋友同时也是时任哥伦比亚大学的匈牙利物理学家西拉德找到他,听了西拉德的解释,爱因斯坦很快认识到铀的裂变研究可能造成非常危险的后果,此时,雷曼兄弟公司的经济学家萨克斯给了爱因斯坦一些建设性意见,随后,爱因斯坦给罗斯福总统写了一封信,他在信中写道:“这个新的发现可以用来制造炸弹。可以想象,尽管我不是特别确定,这种新的炸弹威力巨大。只需用船只将一枚这样的炸弹运载到某个港口,然后引爆,就可能将整个港口连带周围陆地上的设施彻底摧毁。”萨克斯在将近两个月后才找到机会把这封信送给罗斯福总统。尽管爱因斯坦当时名声显赫,但罗斯福并没有特别重视这件事,在读完爱因斯坦的信后,罗斯福才成立了一个由布里格斯博士领导的铀顾问委员会,他当时是美国国家标准局局长。
然而,1940年,迈纳特的外甥弗里希已经让英国人相信了制造核武的可能性,同时德国也意识到了这种可能性,并委派当时世界排名第二的著名科学家海森堡来负者这项工作,1940年,海森堡从希特勒军队占领的捷克矿井中提取了铀,开展了第一次核试验。但是,美国人费米当时已经发现,如果想通过原子核裂变产生能量的关键点就是减慢中子的速度,为达到这一目的,水可以起到辅助作用,而含有更多氚的重水效果最好。对德国人来说,重水供应是他们的一个弱点,他们不得不依靠挪威的一处设施来获取重水,但它很快成为盟军进攻的目标,加之当时德国科学团队的一些关于重水用量上计算的失误,德国未能在美国成功试验核弹之前完成核弹的制造,这也是人类的一大幸运。
后来的故事大家都知道了,1941年珍珠港时间爆发后,美国实施了“曼哈顿计划”,1945年8月,人类的首颗原子弹在日本上空爆炸。就这样,爱因斯坦的质能方程第一次对人类产生了重大影响,而且是灾难性的。
铀的化学性质很活泼,在自然界中并不以单质存在,而是以化合物方式存在,人类要想获得铀,必须进行提纯。已知的铀矿物有一百七十多种,但具有工业开采价值的铀矿只有二、三十种,其中最重要的有沥青铀矿(主要成分为八氧化三铀))、品质铀矿(主要成分为二氧化铀)、铀石和铀黑等。很多的铀矿物都呈**、绿色或黄绿色。有些铀矿物在紫外线下能发出强烈的荧光。
以下就是铀矿石的一种:钙铀矿石
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铀是一种放射性元素,具体的可以自己看百科。
铀(Uranium)的原子序数为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(数亿年~数十亿年)。此外还有12种人工同位素(铀-226~铀-240)。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。
原子量 2380289
原子半径(计算值) 175 pm
范德华半径 186 pm
离子半径 081(+6)埃
氧化态 U+6(U+2,U+3,U+4,U+5)
负电性 138(鲍林标度)
核外电子排布 [氡]5f3 6d1 7s2(2-8-18-32-21-9-2)
第一电离能 5976 KJ/mol
第二电离能 1420 KJ/mol
晶体结构 晶胞为正交晶胞
结晶变体 斜方晶体、四方晶体、体心立方体
晶胞参数 a=28537pm b=58695pm c=49548pm α=90° β=90° γ=90°
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