百科名片

　　鈾(Uranium)的原子序數為92的元素，其元素符號是U，是自然界中能夠找到的最重元素。在自然界中存在三種同位素，均帶有放射性，擁有非常長的半衰期（數億年~數十億年）。此外還有12種人工同位素(鈾-226~鈾-240)。鈾在1789年由馬丁·海因里希·克拉普羅特（Martin Heinrich Klaproth）發(fā)現。鈾化合物早期用于瓷器的著色，在核裂變現象被發(fā)現后用作為核燃料。 

元素簡介

　　鈾（普通話拼音：yóu ；；英語拼寫：  金屬鈾Uranium），得名于天王星的名字“Uranus”。

　　致密而有延展性的銀白色放射性金屬。鈾在接近絕對零度時有超導性，有延展性。鈾的化學性質活潑，能和所有的非金屬作用，能與多種金屬形成合金?？諝庵幸籽趸?，生成一層發(fā)暗的氧化膜，能與酸作用，與U-234、U-235、U-238混合體存在于鈾礦中。少量存在于獨居石等稀土礦石中。鈾最初只用做玻璃著色或陶瓷釉料，1938年發(fā)現鈾核裂變后，開始成為主要的核原料。

　　外圍電子層排布：5f3 6d1 7s2。

　　物理性質

　　鈾是元素周期表中第七周期MB族元素，錒系元素之一，是重要的天然放射性元素，元素符號U，原子序數92，原子量238.0289。在整個元素序列中，大約到鐵的位置以后，每個原子核都有分裂的趨勢，只是由于閘門阻止著才未分裂。在自然界發(fā)現的最后一個元素鈾，有最弱的閘門，1936年由哈恩和他的同事斯特拉斯曼在實驗中第一次打破的，就是這個元素。

　　鈾原子有92個質子和92個電子，其中6個是價電子。鈾是銀白色金屬，熔點1132.5`C，沸點3745℃，密度18.95g/c砰，電阻率30.8X10-8n"m，抗拉強度450MPa，屈服強度207MPa，彈性模數172GPa。鈾的熱中子吸收截面為7.60b，鈾有15種同位素，其原子量從227-240。所有鈾同位素皆不穩(wěn)定，具有微弱放射性。鈾的天然同位素組成為：238u（自然豐度99.275%，原子量238.0508，半衰期4.51X109a)，235U（自然豐度0.720%，原子量235.0439，半衰期7.00X108a)，234U（自然豐度0.005%，原子量234.0409，半衰期2.47X105a)。其中235u是惟一天然可裂變核素，受熱中子轟擊時吸收一個中子后發(fā)生裂變，放出總能量為195MeV，同時放2~3個中子，引發(fā)鏈式核裂變；238U是制取核燃料钚的原料。

　　化學性質

　　鈾的外電子層構型為[Rn]5f36dl7s2，有+3，+4，+5，+6四種價態(tài)，其中+4和+6價化合物穩(wěn)定。鈾的化學性質活潑，能和所有的非金屬作用（惰性氣體除外），能與多種金屬形成合金?？諝庵幸籽趸?，生成一層發(fā)暗的氧化膜，高度粉碎的鈾空氣中極易自燃，塊狀鈾在空氣中易氧化失去金屬光澤，在空氣中加熱即燃燒，鈾能與所有非金屬反應，250℃下和硫反應，400℃下和氮反應生成氮化物，1250℃下和碳反應生成碳化物，250-300℃下和氫反應生成UH3，UH3在真空350-400℃下分解，放出氫氣。

　　鈾與鹵素反應生成鹵化物，鈾能與汞、錫、銅、鉛、鋁、鉍、鐵、鎳、錳、鈷、鋅、鈹作用生成金屬間化合物，金屬鈾緩慢溶于硫酸和磷酸，有氧化劑存在時會加速溶解，鈾易溶于硝酸，鈾對堿性溶液呈惰性，但有氧化劑存在時，能使鈾溶解，鈾及其化合物均有較大的毒性，空氣中可溶性鈾化合物的允許濃度為0.05mg/m3，不溶性鈾化合物允許濃度為0.25mg/m3，人體對天然鈾的放射性允許劑量，可溶性鈾化合物為7400Bq，不溶性鈾化合物為333Bq。

發(fā)現過程

　　1789年，由德國化學家克拉普羅特（M.H.Klaproth）從瀝青鈾礦中分離出，就用1781年新發(fā)現的一個行星——天王星命名它為uranium，元素符號定為U。1841年，佩利戈特（E.M.Peligot）指出，克拉普羅特分離出的“鈾”，實際上是二氧化鈾。他用鉀還原四氯化鈾，成功地獲得了金屬鈾。1896年有人發(fā)現了鈾的放射性衰變。1939年，哈恩（O.Hahn）和斯特拉斯曼（F.Strassmann）發(fā)現了鈾的核裂變現象。自此以后，鈾便變得身價百倍。

分布范圍

　　鈾通常被人們認為是一種稀有金屬，盡管鈾在地殼中的含量很高，比汞、鉍、銀要多得多，但由于提取鈾的難度較大，所以它注定了要比汞這些元素發(fā)現的晚得多。盡管鈾在地殼中分布廣泛，但是只有瀝青鈾礦和鉀釩鈾礦兩種常見的礦床。

　　地殼中鈾的平均含量約為百萬分之2.5，即平均每噸地殼物質中約含2.5克鈾，這比鎢、汞、金、銀等元素的含量還高。鈾在各種巖石中的含量很不均勻。例如在花崗巖中的含量就要高些，平均每噸含3.5克鈾。在地殼的第一層（距地表 20 km）內含鈾近 1.3×10^14 噸。依此推算，一立方公里的花崗巖就會含有約一萬噸鈾。海水中鈾的濃度相當低，每噸海水平均只含3.3毫克鈾，但由于海水總量極大(海水中總含鈾量可達 4.5×10^9 噸)，且從水中提取有其方便之處，所以目前不少國家，特別是那些缺少鈾礦資源的國家，正在探索海水提鈾的方法。

　　由于鈾的化學性質很活潑，所以自然界不存在游離的金屬鈾，它總是以化合狀態(tài)存在著。已知的鈾礦物有一百七十多種，但具有工業(yè)開采價值的鈾礦只有二、三十種，其中最重要的有瀝青鈾礦（主要成分為八氧化三鈾）)、品質鈾礦（二氧化鈾）、鈾石和鈾黑等。很多的鈾礦物都呈黃色、綠色或黃綠色。有些鈾礦物在紫外線下能發(fā)出強烈的熒光。正是鈾礦物（鈾化合物）這種發(fā)熒光的特性，才導致了放射性現象的發(fā)現。

　　雖然鈾元素的分布相當廣，但鈾礦床的分布卻很有限。鈾資源主要分布在美國、加拿大、南非、西南非、澳大利亞等國家和地區(qū)。據估計，已探明的工業(yè)儲量到1972年已超過一百萬噸。中國鈾礦資源也十分豐富。

　　鈾及其一系列衰變子體的放射性是存在鈾的最好標志。人的肉眼雖然看不見放射性，但是借助于專門的儀器卻可以方便地把它探測出來。因此，鈾礦資源的普查和勘探幾乎都利用了鈾具有放射性這一特點：若發(fā)現某個地區(qū)巖石、土壤、水、甚至植物內放射性特別強，就說明那個地區(qū)可能有鈾礦存在。