← Назад до періодичної таблиці
U 92

Uranium (U)

actinide
Період: 7 Блок: f

Solid

Стандартна відносна атомна маса

238,02891 u

Електронна конфігурація

[Rn] 7s2 5f3 6d1

Температура плавлення

1134,85 °C

Температура кипіння

4130,85 °C

Густина

1,895e+4 kg/m³

Ступені окиснення

−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6

Електронегативність (за Полінгом)

1,38

Енергія йонізації (1-ша)

6,19405 eV

Рік відкриття

1789

Атомний радіус

175 pm

Відомості

Походження назви Named for the planet Uranus.
Країна відкриття Germany
Відкривачі Martin Klaproth

Uranium is a dense actinide metal and the heaviest element found in substantial natural abundance on Earth. Natural uranium is dominated by ²³⁸U, with smaller amounts of fissile ²³⁵U and trace ²³⁴U. Its chemistry is strongly oxophilic and commonly involves the uranyl ion, UO₂²⁺. Uranium is technologically important as nuclear fuel and historically important in the discovery and development of radioactivity and nuclear fission.

Pure uranium is a silvery white, weakly radioactive metal, which is harder than most elements. It is malleable, ductile, slightly paramagnetic, strongly electropositive and is a poor electrical conductor. Uranium metal has very high density, being approximately 70% denser than lead, but slightly less dense than gold. Uranium metal exhibits in three crystallographic modifications: alpha > (688°C) > beta > (776°C) > gamma. Uranium is pyrophoric when finely divided. It is a little softer than steel and is attacked by cold water in a finely divided state.In air, uranium metal becomes coated with a layer of oxide. Acids dissolve the metal, forming the +3 oxidation state which oxidizes rapidly by water and air to form higher oxidation states. Uranium metal is unaffected by alkalis. Uranium metal can be prepared by reducing uranium halides with alkali or alkaline earth metals or by reducing uranium oxides by calcium, aluminum, or carbon at high temperatures. The metal can also be produced by electrolysis of KUF5 or UF4, dissolved in a molten salt mixture of CaCl2 and NaCl. High-purity uranium can be prepared by the thermal decomposition of uranium halides on a hot filament.

Uranium metal reacts with almost all nonmetallic elements and their compounds, with reactivity increasing with temperature. Hydrochloric and nitric acids dissolve uranium, but non-oxidizing acids other than hydrochloric acid attack the element very slowly. When finely divided, it can react with cold water. In air, uranium metal oxidizes and becomes coated with a dark layer of uranium oxide. Uranium forms a variety of alloys and compounds with the most important oxidation states being uranium(IV) and uranium(VI), and their two corresponding oxides are, respectively, uranium dioxide, UO2 and uranium trioxide, UO3. Besides the oxides, other Important uranium compounds include fluorides, chlorides, bromides, iodides, carbonates, hydrides, carbides, nitrides, phosphates, etc. At room temperatures, uranium hexafluoride, UF6, has a high vapor pressure, making it useful in the gaseous diffusion process used to separate the rare U-235 from the common U-238 isotope. Uranium hydrides, nitrides and carbides are relatively inertsemimetallic compounds that are minimally soluble in acids and have been used as stable fuel pellets in nuclear power reactor technology.

Uranium exists in aqueous solutions in the +3, +4, +5, and +6 oxidation states. Oxidation state +6 as the UO22+ ion (yellow in color) is the most stable state in solution. Uranium in the +5 state as the UO2+ ion is colorless, quite unstable and disproportionates (reacts with itself) to form the +6 and +4 states. The +4 state (green) is reasonably stable in solution, but the +3 state (dark green or dark red depending on the illumination source - daylight vs fluorescent light) is unstable and easily oxidizes to +4. The +4 state in near-neutral pH solutions readily hydrolyzes to form black oxy-hydroxide precipitates.

The name derives from the planet Uranus, which in Roman mythology was "Father Heaven". The German chemist Martin-Heinrich Klaproth discovered the element in 1789, following William Hershel's discovery of the planet in 1781. The metallic uranium was first isolated by the French chemist Eugène-Melchior Peligot in 1841.

Uranium was discovered by Martin Heinrich Klaproth, a German chemist, in the mineral pitchblende (primarily a mix of uranium oxides) in 1789. Although Klaproth, as well as the rest of the scientific community, believed that the substance he extracted from pitchblende was pure uranium, it was actually uranium dioxide (UO2). After noticing that 'pure' uranium reacted oddly with uranium tetrachloride (UCl4), Eugène-Melchoir Péligot, a French chemist isolated pure uranium by heating uranium dioxide with potassium in a platinum crucible. Radioactivity was first discovered in 1896 when Antoine Henri Becquerel, a French physicist, detected it from a sample of uranium. Today, uranium is obtained from uranium ores such as pitchblende, uraninite (UO2), carnotite (K2(UO2)2VO4·1-3H2O) and autunite (Ca(UO2)2(PO4)2·10H2O) as well as from phosphate rock (Ca3(PO4)2), lignite (brown coal) and monazite sand ((Ce, La, Th, Nd, Y)PO4). Since there is little demand for uranium metal, uranium is usually sold in the form of sodium diuranate (Na2U2O7·6H2O), also known as yellow cake, or triuranium octoxide (U3O8).

The use of uranium in its natural oxide form dates back to 79 A.D. when it was used as a yellow coloring agent in ceramic glazes. Yellow glass with 1% uranium oxide was found in an ancient Roman villa near Naples, Italy. In the late Middle Ages, pitchblende was extracted from the silver mines and was used as a coloring agent in the glassmaking industry. The identification of uranium as an element is generally credited to Martin H. Klaproth. While experimenting with pitchblende in 1789, he concluded that it contained a new element, which he named after the newly discovered planet Uranus (named after the Greek god of the sky or heaven). What Klaproth actually identified was not the pure element but uranium oxide. The pure metal was first isolated in 1841 by Eugène-Melchior Péligot, who reduced anhydrous uranium tetrachloride with potassium metal.

In 1896 Antoine H. Becquerel discovered that uranium exhibited invisible light or rays; it was radioactivity. In 1934 research by Enrico Fermi and others eventually led to the use of uranium fission in the first nuclear weapon used in war and later in the peaceful use of uranium as fuel in nuclear power production. An ensuing arms race during the Cold War between the United States and the Soviet Union produced tens of thousands of nuclear weapons that used uranium metal and uranium-derived plutonium-239. The security of those weapons and their fissile material following the breakup of the Soviet Union in 1991 is an ongoing concern.

In 1972 French physicist Francis Perrin discovered ancient and no longer active prehistoric natural nuclear fission reactors in uranium ore deposits at the Oklo mine in Gabon, West Africa, collectively known as the Oklo Fossil Reactors. The ore deposit is 1.7 billion years old; at that time, uranium-235 constituted about 3% of the total uranium on Earth (0.72% today). This is high enough to permit a sustained nuclear fission chain reaction to occur, provided other supporting geologic conditions exist.

Зображення

Властивості

Фізичні

Атомний радіус (емпіричний)
175 pm Порівняти Атомний радіус (емпіричний) усіх елементів →
Ковалентний радіус
196 pm Порівняти Ковалентний радіус усіх елементів →
Радіус ван дер Ваальса
240 pm Порівняти Радіус ван дер Ваальса усіх елементів →
Густина
1,895 × 104 kg/m³ Порівняти Густина усіх елементів →
Молярний об’єм
0,0125 L/mol
Фаза за стандартних температури й тиску
Твердий стан Порівняти Фаза за стандартних температури й тиску усіх елементів →
Температура плавлення
1134,85 °C Порівняти Температура плавлення усіх елементів →
Температура кипіння
4130,85 °C Порівняти Температура кипіння усіх елементів →
Теплопровідність
27,5 Вт/(м·K) Порівняти Теплопровідність усіх елементів →
Питома теплоємність
0,116 Дж/(г·K) Порівняти Питома теплоємність усіх елементів →
Молярна теплоємність
27,665 Дж/(моль·K) Порівняти Молярна теплоємність усіх елементів →
Кристалічна структура
Ромбічна Порівняти Кристалічна структура усіх елементів →

Хімічні

Електронегативність (за Полінгом)
1,38 Порівняти Електронегативність (за Полінгом) усіх елементів →
Спорідненість до електрона
0,3 eV
Енергія йонізації (1-ша)
6,19405 eV Порівняти Енергія йонізації (1-ша) усіх елементів →
Енергія йонізації (2-га)
11,60004 eV Порівняти Енергія йонізації (2-га) усіх елементів →
Енергія йонізації (3-тя)
19,800068 eV Порівняти Енергія йонізації (3-тя) усіх елементів →
Енергія йонізації (4-та)
36,700126 eV Порівняти Енергія йонізації (4-та) усіх елементів →
Енергія йонізації (5-та)
46,000158 eV Порівняти Енергія йонізації (5-та) усіх елементів →
Ступені окиснення
−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6 Порівняти Ступені окиснення усіх елементів →
Валентні електрони
3 Порівняти Валентні електрони усіх елементів →
Електронна конфігурація
[Rn] 7s2 5f3 6d1

Термодинамічні

Теплота плавлення
0,14561849 eV Порівняти Теплота плавлення усіх елементів →
Теплота випаровування
4,321915 eV Порівняти Теплота випаровування усіх елементів →
Теплота сублімації
5,524175 eV
Теплота атомізації
5,524175 eV
Ентальпія атомізації
5,524175 eV

Ядерні

Протони
92 Порівняти Протони усіх елементів →
Нейтрони
146 Порівняти Нейтрони усіх елементів →
Відомі ізотопи
29 Порівняти Відомі ізотопи усіх елементів →
Стабільні ізотопи
0 Порівняти Стабільні ізотопи усіх елементів →
Найстабільніший ізотоп
U-238
Рік відкриття
1789

Поширеність

Вміст (земна кора)
2,7 мг/кг Порівняти Вміст (земна кора) усіх елементів →
Вміст (океан)
0,003 мг/л Порівняти Вміст (океан) усіх елементів →

Кристалічна структура

Стала ґратки a
285 pm

Електронна будова

Електрони за оболонками
2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 Порівняти Електрони за оболонками усіх елементів →

Ідентифікатори

Номер CAS
7440-61-1 Порівняти Номер CAS усіх елементів →
Символ терма
5L°6
InChI
InChI=1S/U
Ключ InChI
JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N

Електронна конфігурація Виміряно

Заряд йона
Протони 92
Електрони 92
Заряд Нейтральний
Конфігурація U: 5f³ 6d¹ 7s²
Електронна конфігурація
Виміряно
[Rn] 5f³ 6d¹ 7s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f³ 6d¹ 7s²
Орбітальна діаграма
1s
2/2
2s
2/2
2p
6/6
3s
2/2
3p
6/6
4s
2/2
3d
10/10
4p
6/6
5s
2/2
4d
10/10
5p
6/6
6s
2/2
4f
14/14
5d
10/10
6p
6/6
7s
2/2
5f
3/14 3↑
6d
1/10 1↑
Загальна кількість електронів: 92 Неспарені: 4 ?

Модель атома

Протони 92
Нейтрони 129
Електрони 92
Масове число 221
Стабільність Радіоактивний

Ізотопи відрізняються кількістю нейтронів, масою та стабільністю, але не електронною конфігурацією нейтрального атома.

Схематична модель атома, без дотримання масштабу.

Атомний відбиток

Спектр випромінювання / поглинання

0 / 0 (0 З інтенсивністю: 0)
Виміряно
Випромінювання Видимий: 380–750 нм

Ізотопний розподіл

Стабільних ізотопів немає.

Масове числоАтомна маса (u)Природний вмістПеріод напіврозпаду
217 Радіоактивний217,02466 ± 0,00011Немає даних850 us
235 Радіоактивний235,0439301 ± 0,00000190,7204%704 My
221 Радіоактивний221,02628 ± 0,00011Немає даних660 ns
224 Радіоактивний224,027605 ± 0,000027Немає даних396 us
218 Радіоактивний218,023523 ± 0,00002Немає даних354 us
Виміряно

Фаза / стан

1 атм / 101,325 кПа
Твердий стан 25 °C (298,15 K)

Причина: на 1109,8 °C нижче температури плавлення (1134,85 °C)

Температура плавлення 1134,85 °C
Температура кипіння 4130,85 °C
Нижче температури плавлення на 1109,8 °C
0 K Поточна температура: 25 °C 6000 K
Шкала фазових переходів

Схематично, без дотримання масштабу

Твердий стан
Рідина
Газ
Плавлення
Кипіння
25°C
Твердий стан
Рідина
Газ
Поточна

Точки фазових переходів

Температура плавлення Літературні дані
1134,85 °C
Температура кипіння Літературні дані
4130,85 °C
Поточна фаза Розраховано
Твердий стан

Енергії переходів

Теплота плавлення Літературні дані
0,14561849 eV

Енергія, необхідна для плавлення 1 моль за температури плавлення

Теплота випаровування Літературні дані
4,321915 eV

Енергія, необхідна для випаровування 1 моль за температури кипіння

Теплота сублімації Літературні дані
5,524175 eV

Енергія, необхідна для сублімації 1 моль за температури сублімації

Густина

Довідкова густина Літературні дані
1,895e+4 kg/m³

За стандартних умов

Поточна густина Розраховано
1,895e+4 kg/m³

За стандартних умов

Атомні спектри

Показано 10 з 92. Відсортовано за зарядом йона (за зростанням).

Наявні дані про лінії ?

ЙонЗарядЗагальна кількість лінійІмовірності переходівПозначення рівнів
U I 0216570
U II +125800
Наявні дані NIST про лінії →

Наявні дані про рівні ?

ЙонЗарядРівні
U I 02
U II +12
U III +22
U IV +32
U V +42
U VI +52
U VII +62
U VIII +72
U IX +82
U X +92
Наявні дані NIST про рівні →
92 U 238.02891

Uranium — Візуалізатор атомних орбіталей

[Rn]7s25f36d1
Енергетичні рівні 2 8 18 32 21 9 2
Ступені окиснення -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6
HOMO 6d n=6 · l=2 · m=-2
Uranium — Попередній перегляд візуалізатора атомних орбіталей
Three.js завантажується лише за запитом
92 U 238.02891

Uranium — Візуалізатор кристалічної структури

Orthorhombic · Символ Пірсона N/A
Експериментальні
Символ Пірсона N/A
Uranium — Попередній перегляд візуалізатора кристалічної структури
Three.js завантажується лише за запитом

Йонні радіуси

Показано 10 з 14.

ЗарядКоординаціяСпінРадіус
+36Немає даних102.49999999999999 пм
+39Немає даних118.9 пм
+46Немає даних89 пм
+47Немає даних95 пм
+48Немає даних100 пм
+49Немає даних105 пм
+412Немає даних117 пм
+56Немає даних76 пм
+57Немає даних84 пм
+62Немає даних45 пм

Сполуки

U
238,029 u
U
234,041 u
U
233,040 u
U
235,044 u
U
236,046 u
U
232,037 u
U
230,034 u
U+4
238,029 u
U
239,054 u
U
237,049 u
U
240,057 u
U
231,036 u
U+2
238,029 u
U+3
238,029 u
U
238,051 u

Ізотопи (5)

Uranium is weakly radioactive because all naturally occurring (or primordial) isotopes of uranium (238U, 235U and 234U) are unstable, with half-lives varying between 159,200 years and 4.5 billion years. There are 27 known isotopes of uranium ranging in atomic weights 217–219, 222–240 and 242, with half-lives of from billions of years to a few nanoseconds. Naturally occurring uranium consists of three major isotopes: 238U (99.28% abundance), 235U (0.71%), and 234U (0.0054%). (The US DOE has adopted the value of 0.711 as being their official percentage of 235U in natural uranium.) All three isotopes are radioactive, with small probabilities of undergoing spontaneous fission but preferentially decaying by alpha emission. The half-life of uranium-238 is about 4.47 billion years and that of uranium-235 is 704 million years, making them useful in dating the age of the Earth. It also suggests that half of the uranium that existed from the formation of the Earth has decayed to other radioactive elements and eventually to stable elements. Much of the internal heat of the earth is thought to be attributable to the decay of uranium and thorium radio-isotopes.

Масове числоАтомна маса (u)Природний вмістПеріод напіврозпадуТип розпаду
217 Радіоактивний217,02466 ± 0,00011Немає даних850 us
α ≈100%β- ?
235 Радіоактивний235,0439301 ± 0,00000190,7204% ± 0,0006%704 My
IS =0.7204±0.6%α =100%SF =7e-9±0.2%
221 Радіоактивний221,02628 ± 0,00011Немає даних660 ns
α ≈100%β+ ?
224 Радіоактивний224,027605 ± 0,000027Немає даних396 us
α =100%β+ ?
218 Радіоактивний218,023523 ± 0,00002Немає даних354 us
α =100%
217 Радіоактивний
Атомна маса (u) 217,02466 ± 0,00011
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 850 us
Тип розпаду
α ≈100%β- ?
235 Радіоактивний
Атомна маса (u) 235,0439301 ± 0,0000019
Природний вміст 0,7204% ± 0,0006%
Період напіврозпаду 704 My
Тип розпаду
IS =0.7204±0.6%α =100% +4
221 Радіоактивний
Атомна маса (u) 221,02628 ± 0,00011
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 660 ns
Тип розпаду
α ≈100%β+ ?
224 Радіоактивний
Атомна маса (u) 224,027605 ± 0,000027
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 396 us
Тип розпаду
α =100%β+ ?
218 Радіоактивний
Атомна маса (u) 218,023523 ± 0,00002
Природний вміст Немає даних
Період напіврозпаду 354 us
Тип розпаду
α =100%

Розширені дані про властивості

Ковалентні радіуси (розширені дані)

Ковалентний радіус (за Пююккьо)
170 pm
Ковалентний радіус (за Пююккьо, подвійний зв’язок)
134 pm
Ковалентний радіус (за Пююккьо, потрійний зв’язок)
118 pm

Радіуси ван дер Ваальса

Batsanov
230 pm
Alvarez
271 pm
UFF
339,5 pm
MM3
252 pm

Атомні та металічні радіуси

Атомний радіус (за Рамом)
283 pm

Шкали нумерації

Mendeleev
20
Pettifor
45
Glawe
36

Шкали електронегативності

Ghosh
0
Miedema
4

Поляризовність і дисперсія

Дипольна поляризовність
129 a.u.
Дипольна поляризовність (невизначеність)
17 a.u.

Хімічна спорідненість

Спорідненість до протона
995,2 kJ/mol
Газофазна основність
973,2 kJ/mol

Параметри Мідеми

Молярний об’єм за Мідемою
13,15 cm3/mol
Електронна густина за Мідемою
3

Ризики постачання та економіка

Концентрація виробництва
33
Відносний ризик постачання
6
Розподіл запасів
31
Політична стабільність (найбільший виробник)
62
Політична стабільність (країна з найбільшими запасами)
75

Фазові переходи та алотропні модифікації

Температура плавлення1408,15 K
Температура кипіння4404,15 K

Категорії ступенів окиснення

+3 extended
+1 extended
+6 main
+2 extended
−1 extended
+4 extended
+5 extended

Розширені довідкові дані

Докладні дані про кристалічні радіуси (14)
ЗарядCNСпінrcrystal (pm)Походження
3VI116,5from r^3 vs V plots,
4VI103
4VII109estimated,
4VIII114from r^3 vs V plots,
4IX119
4XII131estimated,
5VI90
5VII98estimated,
6II59
6IV66
Типи розпаду ізотопів (60)
ІзотопРежимІнтенсивність
215A—
215B+—
216A100%
217A100%
217B-—
218A100%
219A100%
219B+—
220A—
220B+—
Фактори розсіяння рентгенівського випромінювання (514)
Енергія (eV)f₁f₂
10—1,627
10,1617—1,61282
10,3261—1,59877
10,4931—1,58416
10,6628—1,56547
10,8353—1,547
11,0106—1,52874
11,1886—1,5107
11,3696—1,49287
11,5535—1,47526

Додаткові дані

Sources

Sources of this element.

Uranium is the heaviest naturally-occurring element available in large quantities. The heavier “transuranic” elements are either man-made or they exist only as trace quantities in uranium ore deposits as activation products. Uranium occurs naturally in low concentrations of a few parts per million in soil, rock and water, and is commercially extracted from uranium-bearing minerals. Uranium, not as rare as once thought, is now considered to be more plentiful than mercury, antimony, silver, or cadmium, and is about as abundant as molybdenum or arsenic. It occurs in numerous natural minerals such as pitchblende, uraninite, carnotite, autunite, uranophane, and tobernite. It is also found in phosphate rocks, lignite, monazite sands, and is recovered commercially from these sources. The United States Department of Energy purchases uranium in the form of acceptable U3O8 concentrates. This incentive program has greatly increased the known uranium reserves.

Джерела (1)

Джерела

(9)
3 IUPAC Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights (CIAAW)
Uranium

Element data are cited from the Atomic weights of the elements (an IUPAC Technical Report). The IUPAC periodic table of elements can be found at https://iupac.org/what-we-do/periodic-table-of-elements/. Additional information can be found within IUPAC publication doi:10.1515/pac-2015-0703 Copyright © 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry.

4 IUPAC Periodic Table of the Elements and Isotopes (IPTEI)

The information are cited from Pure Appl. Chem. 2018; 90(12): 1833-2092, https://doi.org/10.1515/pac-2015-0703.

Примітка щодо ліцензії: Copyright (c) 2020 International Union of Pure and Applied Chemistry. The International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) contribution within Pubchem is provided under a CC-BY-NC-ND 4.0 license, unless otherwise stated.
5 Jefferson Lab, U.S. Department of Energy
Uranium

Thomas Jefferson National Accelerator Facility (Jefferson Lab) is one of 17 national laboratories funded by the U.S. Department of Energy. The lab's primary mission is to conduct basic research of the atom's nucleus using the lab's unique particle accelerator, known as the Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF). For more information visit https://www.jlab.org/

Примітка щодо ліцензії: Please see citation and linking information: https://education.jlab.org/faq/index.html
6 Los Alamos National Laboratory, U.S. Department of Energy
Uranium

The periodic table at the LANL (Los Alamos National Laboratory) contains basic element information together with the history, source, properties, use, handling and more. The provenance data may be found from the link under the source name.

7 NIST Physical Measurement Laboratory
Uranium

The periodic table contains NIST's critically-evaluated data on atomic properties of the elements. The provenance data that include data for atomic spectroscopy, X-ray and gamma ray, radiation dosimetry, nuclear physics, and condensed matter physics may be found from the link under the source name. Ref: https://www.nist.gov/pml/atomic-spectra-database

8 PubChem Elements
Uranium

This section provides all form of data related to element Uranium.

9 PubChem Elements
Uranium

The element property data was retrieved from publications.

Останнє оновлення:

Дані перевірено:

Вміст перевірено на відповідність найновішим науковим даним.