大学课件《核化学与放射化学》第六章 天然放射性元素化学

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1、《核化学与放射化学》第六章天然放射性元素化学第六章天然放射性元素化学1.概况2.铀化学3.钍化学4.镭、氡、钋的化学5.其它天然元素化学第六章天然放射性元素化学1.概况放射性元素：全部由放射性核素组成的元素称为放射性元素。现已发现的放射性元素共有30个，在元素周期表中从84号元素到111号元素，以及43号元素Tc和61号元素Pm。分为两大类：天然放射性元素；人工放射性元素。第六章天然放射性元素化学1.概况天然放射性元素是指自然界中存在的放射性元素，它们是84Po、85At、86Rn、87Fr、88Ra、89Ac、90Th、91Pa和92U等九个元素。第六章天然放射性元素化学铀系：

2、以238U为起点，经过14次转化（8次衰变，61基本概念次衰变）终点为206Pb；为4n＋2系。第六章天然放射性元素化学1基本概念钍系：以232Th为起点，经过了10次转化（6次衰变，4次衰变），终点为208Pd；为4n＋3系。第五章天然放射性元素化学锕铀系：以235U为起点，经过了1基本概念11次转化（7次衰变，4次衰变），终点为207Pd；为4n系。第五章天然放射性元素化学1基本概念第六章天然放射性元素化学1基本概念第六章天然放射性元素化学2.铀化学（1）概述（2）金属铀的性质（3）铀的水溶液化学（4）铀的化合物（5）铀的络合物（6）铀的分析测定第六章天然放射性元

3、素化学2.铀化学（1）概述1789年，M.H.克拉普罗特（Klaproth）发现了铀（uranium）。直到1939年Hahn等发现了铀的裂变现象之后，铀及其化合物才引起人们的重视，从此铀化学得到迅速的发展。铀广泛分布于地壳和环境水中，它在自然界中主要以四价和六价化合物状态存在，形成UO2和各种铀酰盐。铀在地壳中的平均含量约为0.0004%。目前已知的含铀矿物约有200多种，其中只有20-30多种均有开采价值。由于矿物中含有的铀酰盐易溶于水，在地下水的侵蚀下，铀会从地表层进入江、河、湖、海和土壤，因而也容易转移到动植物体内。铀在海水中的含量约为3~4g/L。第五章天然放射性元素

4、化学2.铀化学（1）概述第五章天然放射性元素化学2.铀化学（2）金属铀的性质铀的同位素：铀共有15种放射性同位素和一种同质异能素，其中238U、235U和234U三种是天然存在的，其丰度分别为：99.275%，0.720%和0.0054%。人工放射性铀同位素中最重要的是233U。提高铀中235U丰度的过程称作铀的浓缩；235U产品称作浓缩铀。表1天然铀同位素和233U的一些核特性同位素半衰期，a衰变方式粒子主要能量，MeV（％）比活度，Bq.mg-1238U4.4681094.196(77)，4.149(23)12.4235U7.0381084.397(57)，4.367

5、(18)79.4234U2.4501054.777(72.5)，4.724(27.5)2.3105233U1.5921054.824(84.4)，4.783(13.2)3.5105第五章天然放射性元素化学2.铀化学（2）金属铀的性质铀的主要用途：早期仅作为玻璃、陶瓷和珐琅的着色剂。铀的裂变发现之后，主要用于核工业的燃料元素。铀也可以作为钢及其它金属冶炼的配料，有机合成中的触媒，橡胶工业中的防老剂和增硬剂等；少量金属铀在电子管制造中可作为氢、氧等的除气剂。金属铀的性质：金属铀主要是用金属钙或镁热还原铀的卤化物和氧化物来制备：1200CUF2MgU2MgF4

6、2金属铀是银白色致密金属，质地柔软具有延展性。相对密度19.04，熔点1132℃，金属铀可与许多金属生成具有良好物理化学特性的铀合金。金属铀化学性质很活泼，能与大多数非金属元素起反应，并具有很强的还原性。铀块易氧化，生成黑色的氧化膜；于沸水作用使水分解。粉末铀在空气中自然，在25℃时能分解水。金属铀易溶于硝酸，生成硝酸铀酰，也能溶于浓盐酸生成UCl4;与硫酸反应缓慢，当有H2O2、HClO4和HNO3等氧化剂存在时，能与稀硫酸作用生成硫酸铀酰。金属铀与碱不起作用，但能与含H2O2或Na2O2的碱性溶液作用，生成可溶性的过铀酸盐。第五章天然放射性元素化学2.铀化学（2）金属铀的性质

7、铀的水溶液化学：铀在水溶液中的价态主要以U3+、U4+，UO2+和UO22+四种价态离子存在。最常见的价态是U4+和UO22+，而以UO22+的稳定性最高，U4+仅能在酸性溶液中稳定存在。U3+和UO2+不稳定。在酸性溶液中，U3+和是一种还原性很强的话离子，能将水溶液中的氢还原成氢气：342U2HO2U2OHH22而UO2+在酸性溶液中能发生歧化反应，生成U4+和UO22+：422UO4HUUO2HO222当溶液pH值为2~2.5时，歧化反应速率