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化学元素 · リファレンス

92U

ウラン

ウランは原子番号92、元素記号Uの元素です。周期表では第7周期・第3族・fブロックに位置し、室温での基準状態は固体です。電子配置は[Rn] 5f3 6d1 7s2です。

原子番号92

標準原子量238.02891(3)

族—

周期7

ブロックf

電子配置[Rn] 5f3 6d1 7s2

電子構造

化学的性質を決めるもの

アクチノイドでは5f電子が関与し、特に前半の元素では複数の酸化状態が現れます。すべての同位体が放射性です。

ウランの電子配置は[Rn] 5f3 6d1 7s2です。化学結合だけでなく、同位体組成と放射壊変も物質としての性質を理解するうえで重要です。

化学形

化合物・イオン・材料

ウランは複数の酸化状態を持つ酸化物や化合物を形成し、特にU(IV)とU(VI)が重要です。ウラニルイオンUO₂²⁺は溶液や多くのウラン化合物で重要な化学種です。

物理的性質

状態と相変化

室温での基準状態は固体です。掲載している密度は19.1 g/cm³です。融点は1 407 K (1 134 °C)です。沸点は4 404 K (4 131 °C)です。実際の値は圧力、純度、結晶構造や同素体によって変わることがあります。

存在と用途

ウランはどこにあり、何に使われるか

ウランは鉱石中に含まれる放射性元素で、核燃料と核科学の中心的な元素の一つです。天然ウランの同位体組成と、濃縮や核反応に関わる同位体の違いを区別して扱う必要があります。

具体例

実際の用途

原子力

ウランの一部の同位体は核分裂を起こし、原子炉でエネルギーを取り出すために利用されます。用途を理解するには同位体組成を区別することが重要です。

ガラスの着色

ウランはガラスの着色に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

科学研究

ウランは科学研究に関わる材料や化合物で利用されます。利用されるのが元素単体なのか、合金・化合物・同位体なのかは用途によって異なり、その化学形が実際の性質を決めます。

周期表上の位置

周辺元素からわかること

ウランは第7周期のfブロック系列に属します。表示された周辺にはトリウム、プロトアクチニウム、ネプツニウム、プルトニウムなどがあり、系列に沿った原子半径、電子配置、酸化状態の緩やかな変化を比較できます。

基礎データ

物理・原子データ

分類アクチノイド

室温での状態固体

電子殻2 · 8 · 18 · 32 · 21 · 9 · 2

密度19.1 g/cm³

融点1 407 K (1 134 °C)

沸点4 404 K (4 131 °C)

ポーリング電気陰性度1.38

第一イオン化エネルギー597.6 kJ/mol

電子親和力50.94 kJ/mol

値は、該当する場合には中性原子または元素の代表値を示します。物性値は同素体、圧力、測定条件によって変わることがあります。

歴史

発見と同定

ウランの発見はMartin Heinrich Klaprothと関連付けられています。ただし、元素の認識、純粋な試料の単離、現在の原子番号による定義は、必ずしも同じ時期に成立したわけではありません。

同位体

同位体組成と原子量

ウランの標準原子量は238.02891(3)です。これは特定の一個の原子の質量ではなく、天然試料に含まれる同位体の存在比を反映した値です。

ウランには安定同位体がありません。同位体はすべて放射性で、半減期と壊変様式が測定、取り扱い、研究のうえで重要になります。

安全性

取り扱いと曝露

ウランのリスクは、化学形、量、曝露経路に加え、放射性同位体では放射線の種類と半減期にも左右されます。実際に扱う物質と放射能に応じた安全手順が必要です。