必威体育精装版放射化学5.ppt

思考题: 什么是放射性元素？有哪些放射性元素？ 什么是天然放射性元素？什么是放射系？有哪些放射系？天然放射系有何特点？ 铀的结构是怎样的？ 铀元素具有怎样的性质？（物理，化学） 铀的存在形式是怎样的？铀有哪些放射性毒性和化学毒性？ 铀有什么样的化学反应？如何制备金属铀？为什么会有这样的反应和制备方法？ 铀的水溶液化学有何规律？为什么会有这样的规律？ 了解铀的分析测定方法。 铀系（4n+2系） 铀系又称铀-镭系，它从238U开始，中间经过8次α衰变，6次β衰变，最后生成稳定的206Pb。由于238U和它的各代子体的质量数均为4的整数倍加上2，因而铀系又称4n+2系。 238U的半衰期为4.468×109a，衰变常数为4.92×10-18s-1。各代子体的半衰期均比238U短得多，其中半衰期最长的是234U（T1/2=2.45×105a）。238U和234U达到长期平衡的时间t=7T1/2(234U)≈1.9×106a。 最初发现238U的各代子体时，曾给它们定过名称，例如238U的第一代子体称为UX1。当时这些名称是有意义的，但现在看来容易使人误解。例如，UX1并不是U的同位素，而是Th的同位素；UZ和UX，都是Pa的同位素；RaC和RaE不是Ra的同位素，而是Bi的同位素。 238U的各代子体中比较重要的核素是226Ra，它的半衰期T1/2=1600a；其次是210Po，半衰期为138.4d。这两种核素可用于制备中子源。另外，Ra及其子体的γ射线在医学上可用于治疗癌症等疾病。222Rn是铀系中唯一的气体，它和He，Ne，Ar，Kr等具有相似的性质，是一种惰性气体。 钍系（4n系） 钍系以232Th为开头，中间经过6次α衰变，4次β衰变，最后生成稳定核素208Pb。232Th和它各代子体的质量数均为4的整数倍，所以钍系又称4n系。 232Th的半衰期为1.41×1010a，比它各代子体的半衰期长很多。各代子体中半衰期最长的是228Ra（T1/2=5.76y），所以钍系的平衡就是232Th与228Ra的长期平衡，达到平衡的时间约为40a。 锕系（4n+3系） 锕系又称锕-铀系。它从235U开始，中间经过7次α衰变，4次β衰变，最后生成稳定核素207Pb。锕系各核素的质量数均为4的整数倍加3，故又称4n+3系。 锕系中半衰期最长的核素是235U（T1/2=7.038×108a），各代子体的半衰期均比它短，其中最长的是231Pa（T1/2=3.28×104a）。所以，整个锕系的平衡就是235U和231Pa的长期平衡。达到平衡时间约为2.3×105a。 铀的特征之一是离子半径比较大。因而铀的化合物都是不易挥发的，仅有六氟化铀在室温下是挥发的，在六氟化铀中铀具有最小的离子半径（0.83?），而氟离子半径又较大（1.33?），铀被六个氟所屏蔽，形成分子型结构，故具有低熔点、低沸点的特征。 铀的存在 铀广泛分布于地壳和环境水中。它在自然界中主要以四价和六价化合物状态存在，形成UO2和各种铀酰盐。铀在地壳中的平均含量约为0.0004%。目前已知的含铀矿物约有200多种，其中有二三十种具有实际开采价值，如沥青铀矿、晶质铀矿、铀云母和钒钾铀矿等。由于矿物中含有的铀酰盐易溶于水，在地下水的侵蚀下，铀会从地壳表层进入江、河、湖、海和土壤，因而也容易转移到动植物体内。铀在海水中的含量约为3～4μg/L。 铀的主要用途和危害 早期，铀仅用于玻璃、陶瓷和珐琅的着色剂。后来，由于裂变现象的发现，铀成为核工业中最重要的一种核燃料元素。其中，235U为易裂变核燃料元素，即它可在反应堆的中子照射下发生链式核裂变反应，同时释放出大量能量，成为人们可利用的一种新的能源（核能）；238U为可转换核燃料核素，即它在反应堆的中子照射下可转变为易裂变核燃料核素239Pu： 233U也是一种易裂变核燃料核素，它是由232Th通过反应堆中子照射生成的。此外，还可用作钢及其它金属冶炼的配料，有机合成中的触媒，橡胶工业中的防老剂和增硬剂等。少量金属铀在电子管制造中可作为氢、氧等的除气剂，用于纯化电子管中的稀有气体。 铀既是放射性毒物，也是化学毒物。天然铀在放射性物质毒性分类中属中毒性元素，它作用于人体的危害主要是化学毒性。铀的毒性大小与其核性质、化合物形式、解离度、分散度、价态和进入人体的途径等因素有关。通常可溶性和挥发性的铀化合物毒性较大。 可溶性铀化合物UO22+盐进入人体后，在血液中60%