U 92

Uranium (U)

actinide
Chu kỳ: 7 Khối: f

Solid

Nguyên tử khối chuẩn

238,02891 u

Cấu hình electron

[Rn] 7s2 5f3 6d1

Nhiệt độ nóng chảy

1134,85 °C

Nhiệt độ sôi

4130,85 °C

Khối lượng riêng

1,895e+4 kg/m³

Trạng thái oxi hóa

−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6

Độ âm điện (Pauling)

1,38

Năng lượng ion hóa (lần 1)

6,19405 eV

Năm phát hiện

1789

Bán kính nguyên tử

175 pm

Chi tiết

Nguồn gốc tên gọi Named for the planet Uranus.
Quốc gia phát hiện Germany
Người phát hiện 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.

Hình ảnh

Tính chất

Hóa học

Độ âm điện (Pauling)
1,38 So sánh Độ âm điện (Pauling) của tất cả nguyên tố →
Ái lực electron
0,3 eV
Năng lượng ion hóa (lần 1)
6,19405 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 1) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 2)
11,60004 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 2) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 3)
19,800068 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 3) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 4)
36,700126 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 4) của tất cả nguyên tố →
Năng lượng ion hóa (lần 5)
46,000158 eV So sánh Năng lượng ion hóa (lần 5) của tất cả nguyên tố →
Trạng thái oxi hóa
−1, +1, +2, +3, +4, +5, +6 So sánh Trạng thái oxi hóa của tất cả nguyên tố →
Electron hóa trị
3 So sánh Electron hóa trị của tất cả nguyên tố →
Cấu hình electron
[Rn] 7s2 5f3 6d1

Nhiệt động lực học

Nhiệt nóng chảy
0,14561849 eV So sánh Nhiệt nóng chảy của tất cả nguyên tố →
Nhiệt hóa hơi
4,321915 eV So sánh Nhiệt hóa hơi của tất cả nguyên tố →
Nhiệt thăng hoa
5,524175 eV
Nhiệt nguyên tử hóa
5,524175 eV
Enthalpy nguyên tử hóa
5,524175 eV

Độ phổ biến

Độ phổ biến (vỏ Trái Đất)
2,7 mg/kg So sánh Độ phổ biến (vỏ Trái Đất) của tất cả nguyên tố →
Độ phổ biến (đại dương)
0,003 mg/L So sánh Độ phổ biến (đại dương) của tất cả nguyên tố →

Cấu trúc tinh thể

Hằng số mạng a
285 pm

Cấu trúc electron

Số electron trong mỗi lớp
2, 8, 18, 32, 21, 9, 2 So sánh Số electron trong mỗi lớp của tất cả nguyên tố →

Mã định danh

Số CAS
7440-61-1 So sánh Số CAS của tất cả nguyên tố →
Ký hiệu số hạng
5L°6
InChI
InChI=1S/U
Khóa InChI
JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N

Cấu hình electron Đo đạc

Điện tích ion
Proton 92
Electron 92
Điện tích Trung hòa
Cấu hình U: 5f³ 6d¹ 7s²
Cấu hình electron
Đo đạc
[Rn] 5f³ 6d¹ 7s²
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p⁶ 4d¹⁰ 5s² 5p⁶ 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6s² 6p⁶ 5f³ 6d¹ 7s²
Sơ đồ orbital
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↑
Tổng số electron: 92 Độc thân: 4 ?

Mô hình nguyên tử

Proton 92
Neutron 129
Electron 92
Số khối 221
Độ bền Phóng xạ

Các đồng vị khác nhau về số neutron, khối lượng và độ bền — không khác nhau về cấu hình electron của nguyên tử trung hòa.

Mô hình nguyên tử minh họa, không theo tỷ lệ.

Dấu vân tay nguyên tử

Phổ phát xạ / hấp thụ

0 / 0 (0 0 vạch có cường độ)
Đo đạc
Phát xạ Khả kiến: 380–750 nm

Phân bố đồng vị

Không có đồng vị bền.

Số khốiKhối lượng nguyên tử (u)Độ phổ biến tự nhiênChu kỳ bán rã
217 Phóng xạ217,02466 ± 0,00011Không có850 us
235 Phóng xạ235,0439301 ± 0,00000190,7204%704 My
221 Phóng xạ221,02628 ± 0,00011Không có660 ns
224 Phóng xạ224,027605 ± 0,000027Không có396 us
218 Phóng xạ218,023523 ± 0,00002Không có354 us
Đo đạc

Pha / Trạng thái

1 atm / 101.325 kPa
Rắn 25 °C (298,15 K)

Lý do: thấp hơn nhiệt độ nóng chảy (1134,85 °C) một lượng 1109,8 °C

Nhiệt độ nóng chảy 1134,85 °C
Nhiệt độ sôi 4130,85 °C
Thấp hơn nhiệt độ nóng chảy 1109,8 °C
0 K Nhiệt độ hiện tại: 25 °C 6000 K
Biểu đồ chuyển pha

Sơ đồ minh họa, không theo tỷ lệ

Rắn
Lỏng
Khí
Nóng chảy
Sôi
25°C
Rắn
Lỏng
Khí
Hiện tại

Điểm chuyển pha

Nhiệt độ nóng chảy Tài liệu
1134,85 °C
Nhiệt độ sôi Tài liệu
4130,85 °C
Pha hiện tại Tính toán
Rắn

Năng lượng chuyển pha

Nhiệt nóng chảy Tài liệu
0,14561849 eV

Năng lượng cần để làm nóng chảy 1 mol tại nhiệt độ nóng chảy

Nhiệt hóa hơi Tài liệu
4,321915 eV

Năng lượng cần để hóa hơi 1 mol tại nhiệt độ sôi

Nhiệt thăng hoa Tài liệu
5,524175 eV

Năng lượng cần để làm thăng hoa 1 mol tại nhiệt độ thăng hoa

Khối lượng riêng

Khối lượng riêng tham chiếu Tài liệu
1,895e+4 kg/m³

Ở điều kiện chuẩn

Khối lượng riêng hiện tại Tính toán
1,895e+4 kg/m³

Ở điều kiện chuẩn

Phổ nguyên tử

Đang hiển thị 10 trên 92. Sắp xếp theo điện tích ion (tăng dần).

Dữ liệu vạch phổ ?

IonĐiện tíchTổng số vạchXác suất chuyển mứcKý hiệu mức năng lượng
U I 0216570
U II +125800
Dữ liệu vạch phổ NIST →

Dữ liệu mức năng lượng ?

IonĐiện tíchMức năng lượng
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
Dữ liệu mức năng lượng NIST →
92 U 238.02891

Uranium — Trình trực quan hóa orbital nguyên tử

[Rn]7s25f36d1
Mức năng lượng 2 8 18 32 21 9 2
Trạng thái oxi hóa -1, +1, +2, +3, +4, +5, +6
HOMO 6d n=6 · l=2 · m=-2
Uranium — Bản xem trước trình trực quan hóa orbital nguyên tử
Three.js chỉ được tải khi có yêu cầu
92 U 238.02891

Uranium — Trình trực quan hóa cấu trúc tinh thể

Orthorhombic · Pearson N/A
Thực nghiệm
Pearson N/A
Uranium — Bản xem trước trình trực quan hóa cấu trúc tinh thể
Three.js chỉ được tải khi có yêu cầu

Bán kính ion

Đang hiển thị 10 trên 14.

Điện tíchPhối tríSpinBán kính
+36Không có102.49999999999999 pm
+39Không có118.9 pm
+46Không có89 pm
+47Không có95 pm
+48Không có100 pm
+49Không có105 pm
+412Không có117 pm
+56Không có76 pm
+57Không có84 pm
+62Không có45 pm

Hợp chất

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

Đồng vị (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.

Số khốiKhối lượng nguyên tử (u)Độ phổ biến tự nhiênChu kỳ bán rãKiểu phân rã
217 Phóng xạ217,02466 ± 0,00011Không có850 us
α ≈100%β- ?
235 Phóng xạ235,0439301 ± 0,00000190,7204% ± 0,0006%704 My
IS =0.7204±0.6%α =100%SF =7e-9±0.2%
221 Phóng xạ221,02628 ± 0,00011Không có660 ns
α ≈100%β+ ?
224 Phóng xạ224,027605 ± 0,000027Không có396 us
α =100%β+ ?
218 Phóng xạ218,023523 ± 0,00002Không có354 us
α =100%
217 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 217,02466 ± 0,00011
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 850 us
Kiểu phân rã
α ≈100%β- ?
235 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 235,0439301 ± 0,0000019
Độ phổ biến tự nhiên 0,7204% ± 0,0006%
Chu kỳ bán rã 704 My
Kiểu phân rã
IS =0.7204±0.6%α =100% +4
221 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 221,02628 ± 0,00011
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 660 ns
Kiểu phân rã
α ≈100%β+ ?
224 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 224,027605 ± 0,000027
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 396 us
Kiểu phân rã
α =100%β+ ?
218 Phóng xạ
Khối lượng nguyên tử (u) 218,023523 ± 0,00002
Độ phổ biến tự nhiên Không có
Chu kỳ bán rã 354 us
Kiểu phân rã
α =100%

Tính chất mở rộng

Bán kính cộng hóa trị (mở rộng)

Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö)
170 pm
Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết đôi)
134 pm
Bán kính cộng hóa trị (Pyykkö, liên kết ba)
118 pm

Bán kính van der Waals

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

Bán kính nguyên tử và kim loại

Bán kính nguyên tử (Rahm)
283 pm

Các thang đánh số

Mendeleev
20
Pettifor
45
Glawe
36

Các thang độ âm điện

Ghosh
0
Miedema
4

Độ phân cực hóa và tán sắc

Độ phân cực hóa lưỡng cực
129 a.u.
Độ phân cực hóa lưỡng cực (độ không đảm bảo)
17 a.u.

Ái lực hóa học

Ái lực proton
995,2 kJ/mol
Độ bazơ pha khí
973,2 kJ/mol

Thông số Miedema

Thể tích mol Miedema
13,15 cm3/mol
Mật độ electron Miedema
3

Rủi ro nguồn cung và kinh tế

Mức độ tập trung sản xuất
33
Rủi ro nguồn cung tương đối
6
Phân bố trữ lượng
31
Ổn định chính trị (quốc gia sản xuất lớn nhất)
62
Ổn định chính trị (quốc gia có trữ lượng lớn nhất)
75

Chuyển pha và các dạng thù hình

Nhiệt độ nóng chảy1408,15 K
Nhiệt độ sôi4404,15 K

Phân loại trạng thái oxi hóa

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

Dữ liệu tham khảo chuyên sâu

Chi tiết bán kính tinh thể (14)
Điện tíchCNSpinrcrystal (pm)Nguồn gốc
3VI116,5from r^3 vs V plots,
4VI103
4VII109estimated,
4VIII114from r^3 vs V plots,
4IX119
4XII131estimated,
5VI90
5VII98estimated,
6II59
6IV66
Các kiểu phân rã đồng vị (60)
Đồng vịChế độCường độ
215A—
215B+—
216A100%
217A100%
217B-—
218A100%
219A100%
219B+—
220A—
220B+—
Hệ số tán xạ tia X (514)
Năng lượng (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

Dữ liệu bổ sung

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.

Tài liệu tham khảo (1)

Tài liệu tham khảo

(9)
2 Atomic Mass Data Center (AMDC), International Atomic Energy Agency (IAEA)
U

The half-life and atomic mass data was provided by the Atomic Mass Data Center at the International Atomic Energy Agency.

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.

Ghi chú về giấy phép: 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/

Ghi chú về giấy phép: 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.

Cập nhật lần cuối:

Dữ liệu đã được xác minh:

Nội dung được rà soát đối chiếu với dữ liệu khoa học mới nhất.