更新时间:2022-08-25 13:32
锕铀系。从从235-U开开始,经过11次连续衰变,最后成稳定核素207-Pb。该系成员核素的核子数均为4n+3,故也称为4n+3系。锕铀系建立长期平衡,需要几十万年的时间。锕铀系(actinium-uranittm series)是三个天然放射系(钍系、铀系、锕系)之一。又称4n+3系或锕铀系。
锕铀系也称锕系(区别于始于238U的铀镭放射系)。锕铀系由235U开始,经过11次连续衰变,到达稳定核素207Pb。由于235U的质量数A=235=4×58+3,是4的整数倍加3,该系其他核素质量数均为4的整数倍加3,故称4n+3系。母体235U的半衰期为7.038×108a,子体半衰期最长的是231Pa,为3.28×104a,所以,锕系建立起长期平衡,需要十万年的时间。
锕铀系元素重要的单质和化合物为铀、钍及其化合物。 铀是一种银灰色活泼金属,在空气中易被氧化而变黑,其密度很大,与金相似,有能溶于酸,并能与许多非金属单质直接化合。铀在空气中微微受热即能燃烧,粉末状的铀在空气中甚至能自燃。铀主要以氧化物U3O8的形式存在于沥青铀矿中,其它主要氧化物铀棕色的UO2和橙色的UO3,铀最稳定的价态是+6,由于正电荷高,在溶液中U(VI)经常以铀酰离子形式存在。
铀的卤化物一般都有颜色,如UBr3为红色,UF4、UCl3、UCl4、UCl6等均为绿色,UF5为淡蓝色,UF6为白色,UCl5、UBr,UBr5为在棕色,UF3、UI3为棕色等。 钍是银白色活泼金属,在浓硫酸中会钝化。钍最稳定的氧化态为+4价,Th4+即能存在于固体中,又能存在于溶液中。二氧化钍为最常见的钍的氧化物,其为白色粉末,熔点3390度,是熔点最高的氧化物,只能溶解于硝酸和氢氟酸组成的混合酸中。硝酸钍是最重要的钍盐,易溶于水、醇、酮和酯中,常用于制取钍。 铀和钍最重要的意义均在于原子能的开发,因为天然丰度为100%的232Th受中子照射后转化成233Th,后者经两次β衰变可得到重要的和裂变材料233U。
锕铀系包括下列核素:
235U,231Th,231Pa,227Th,223Fr,223Ra,219Rn,215Po,211Pb,215At,211Bi,211Po,207Tl,及稳定核素207Pb。
235U是主要的核燃料之一,为易变核燃料核素。但丰度太低,为了获实用的核燃料必须进行235U的富集。含235U90%以上的高浓铀主要用作核武器装料;含235U90%以下的各种浓缩铀及天然铀可用作各类反应堆燃料;含235U0.2%~0.3%的贫化铀可以用作核武器的反射层材料、铀合金元素及γ射线的防护层等等。它吸收慢中子后即发生裂变,裂变截面为582.2b,并伴随大量的能量放出。
完全裂变的“热能当量”约2.202×107KW·h/Kg235U。235U也能为快中子所裂变,但裂变截面远小于慢中子裂变的数值。
铀-235是原子弹的主要装药。要获得高加浓度的铀-235并不是一件轻而易举的事,这是因为,天然铀-235的含量很小,大约140个铀原子中只含有1个铀-235原子,而其余139个都是铀-238原子;尤其是铀-235和铀-238是同一种元素的同位素,它们的化学性质几乎没有差别,而且它们之间的相对质量差也很小。因此,用普通的化学方法无法将它们分离;采用分离氢元素同位素的方法也无济于事。