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화학 원소 · 참고 페이지

92U

우라늄

우라늄은 원자번호 92, 원소 기호 U인 화학 원소다. 주기율표에서 7주기, 3족, f 블록에 위치한다. 실온에서의 기준 상태는 고체이며 전자 배치는 [Rn] 5f3 6d1 7s2이다.

원자번호92

표준 원자량238.02891(3)

족—

주기7

블록f

전자 배치[Rn] 5f3 6d1 7s2

전자 구조

화학적 성질을 결정하는 요인

악티늄족의 화학에는 5f, 6d, 7s 오비탈이 함께 관여한다. 초기 악티늄족은 여러 산화 상태를 취할 수 있으며, 무거운 원소로 갈수록 +3 산화 상태의 중요성이 커진다.

악티늄족 원소는 모두 방사성이다. 따라서 핵 안정성, 동위원소 반감기와 화학적 거동을 따로 떼어 생각하기 어렵고, 특히 극미량으로 존재하거나 인공적으로 만들어야 하는 원소에서는 이 점이 매우 중요하다.

화학적 형태

화합물, 이온과 물질

악티늄족은 산화물, 할로젠화물과 배위 화합물을 만들며 초기 원소에서는 여러 산화 상태가 가능하다. 모든 동위원소가 방사성이므로 화학적 변화와 방사성 붕괴를 함께 고려해야 한다.

물리적 거동

상태와 상전이

실온에서의 기준 상태는 고체이다. 제시된 밀도는 19.1 g/cm³이다. 녹는점은 1 407 K (1 134 °C), 끓는점은 4 404 K (4 131 °C)이다. 압력, 순도와 결정 구조에 따라 실제 측정되는 물리적 성질은 달라질 수 있다.

존재와 활용

우라늄은 어디에서 발견되고 어떻게 쓰이는가

실제 활용에서 우라늄은 원자력 · 유리 착색 · 과학 연구 같은 분야와 관련된다. 어떤 경우에는 원소 자체가 아니라 특정 화합물, 합금 또는 동위원소의 성질을 이용한다.

실제 활용

실제 사용 사례

원자력

우라늄은 핵연료 주기 또는 원자력 시스템 연구에서 중요하다.

유리 착색

우라늄 화합물은 가시광선의 특정 파장을 흡수해 유리에 색을 낼 수 있다.

과학 연구

우라늄은 대량 상업 용도보다는 원자 구조, 핵 특성과 주기율 경향을 연구하기 위해 생성·분리·측정된다.

주기율표상의 위치

이웃 원소가 알려 주는 것

우라늄은 7주기에 있으며 f 블록 계열에 속한다. 여기 표시된 주변 원소에는 토륨, 프로트악티늄, 넵투늄, 플루토늄 등이 있다. 이 순서를 이용하면 이웃한 f 블록 원소의 원자 구조와 화학적 성질을 직접 비교할 수 있다.

참고 데이터

물리적·원자적 성질

분류악티늄족

실온에서의 상태고체

전자 껍질2 · 8 · 18 · 32 · 21 · 9 · 2

밀도19.1 g/cm³

녹는점1 407 K (1 134 °C)

끓는점4 404 K (4 131 °C)

폴링 전기음성도1.38

1차 이온화 에너지597.6 kJ/mol

전자 친화도50.94 kJ/mol

값은 해당되는 경우 원소 자체 또는 중성 원자를 기준으로 한다. 물리적 데이터는 동소체, 압력과 측정 조건에 따라 달라질 수 있다.

역사

발견과 확인

우라늄의 발견은 Martin Heinrich Klaproth와 관련되어 있다. 원소의 인식, 순수한 시료의 분리, 현대적인 원자번호의 부여는 반드시 같은 시기에 이루어진 것은 아니다.

동위원소와 원자량

동위원소 조성이 수치에 미치는 영향

표준 원자량은 238.02891(3)이다. 이 값은 자연계 물질의 동위원소 조성을 반영한 평균값이며 특정 원자 하나의 질량을 뜻하지 않는다.

우라늄은 안정 동위원소가 없다. 동위원소는 모두 방사성이므로 측정·취급·활용에서는 반감기와 붕괴 방식이 중요한 변수다.

안전

취급과 노출

우라늄은 방사성이다. 취급할 때는 동위원소, 방사능의 세기, 방사선 종류와 화학적 형태에 맞는 방사선 안전 관리가 필요하다.