化学元素 · 参考页
92U

铀

铀(U)是原子序数为 92 的化学元素,位于第 7 周期、第 — 族、f 区。室温下通常为固态。 原子序数等于原子核中的质子数,因此能够唯一确定元素。

原子序数92
标准原子量238.02891(3)
族—
周期7
区f
电子排布[Rn] 5f3 6d1 7s2
电子结构

决定其化学性质的因素

“铀”属于锕系元素,5f、6d 和 7s 轨道都可能参与成键;早期锕系元素常表现出多种氧化态。

所有锕系元素都具有放射性,因此同位素稳定性和半衰期会直接影响研究方法、材料处理和实际用途。

化学形态

化合物、离子与材料

“铀”可形成氧化物、卤化物和配位化合物。早期锕系元素常具有多种氧化态,而所有同位素的放射性又使其化学与放射化学紧密相连。

物理性质

状态与相变

室温下单质为固态。密度为 19.1 g/cm³。熔点为 1 407 K (1 134 °C)。沸点为 4 404 K (4 131 °C)。实际测得的物理量还会受到压力、纯度、同素异形体或晶体结构等条件影响。

存在与应用

铀在哪里出现,又有哪些用途?

铀主要与核能和科研有关。所有铀同位素都具有放射性,因此讨论其化学性质时必须同时考虑辐射安全。

实际应用

实际用途示例

核能

“铀”的特定同位素或化合物可用于涉及核反应、中子、辐射或放射化学的技术与研究。

玻璃着色

“铀”或其化合物可调节材料的硬度、颜色、耐热性、光学性能或化学稳定性。

科学研究

研究人员利用“铀”的原子、核、化学或光谱性质来检验理论并研究物质结构。

周期表位置

相邻元素说明了什么

“铀”位于第 7 周期、第 3 族、f 区,分类为锕系元素。与同族元素比较可以看出价电子结构的相似性,而沿周期移动则能观察原子半径、电离能、电负性和成键性质的规律变化。

参考数据

物理与原子性质

分类锕系元素
室温下状态固态
电子层2 · 8 · 18 · 32 · 21 · 9 · 2
密度19.1 g/cm³
熔点1 407 K (1 134 °C)
沸点4 404 K (4 131 °C)
鲍林电负性1.38
第一电离能597.6 kJ/mol
电子亲和能50.94 kJ/mol

这些数值在适用时描述元素本身或中性原子。实际物理量可能随同素异形体、压力、纯度和测量条件而变化。

历史

发现与鉴定

“铀”的发现史包括认识其独立的化学性质、分离或制备相应物质,并最终把它准确描述为原子序数 92 的元素。

同位素与原子量

同位素组成如何影响数值

标准原子量为 238.02891(3)。它不是某一个原子的质量,而是根据天然物质中典型同位素组成得到的加权平均。

“铀”没有稳定同位素,其同位素都具有放射性,因此半衰期和衰变方式对测量、应用和安全都很重要。

安全

操作与暴露

“铀”具有放射性。处理时需要根据具体同位素、活度、辐射类型和化学形态采取相应的辐射防护措施。