铀矿地质2

锕系元素如下：
89Ac 90Th 91Pa 92U 93Np 94Pu 95Am 锕钍镤 铀镎 钚 镅
98Cf 99Es 100Fm 101Md 102No 103Lr 锎 锿 镄 钔 锘铹
96Cm 锔
97Bk 铻
铀的核外电子层结构
1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d10 6p67s25f36d1
③UO2＋的歧化反应
UO2＋与UO22＋和U4＋之间的电位图
UO22＋ 0.025V UO2＋ ＋0.612V U4＋
UO22＋+e=UO2＋ E°UO2＋/UO22＋=-E°UO2＋/UO22＋=-0.025V
UO2＋+e=U4＋ E°UO2/U4＋=+0.61Байду номын сангаасV
总反应式可写为： 2UO2＋=UO22＋+U4＋
UO22＋显碱性，存在于pH＜3的介质环境中，当 pH＞3时，UO22＋发生水解，当pH＞4时，形成氢氧化 铀酰沉淀，反应式如下：
pH＞3时：UO22＋+H2O=UO2OH＋+H＋ pH＞4时：UO2OH＋+H2O=UO2(OH)2 +H＋
当 溶 液 碱 性 较 强 时 ， 在 溶 液 中 存 在 着 UO22 ＋ 和 U2O72－相互转化的平衡关系。
(1)
反应（1）能否自发进行，可根据△Z＝－nFε
来判断。
（1）式的ε总=E°UO2＋/UO2＋+E°UO2＋/U4＋=0.052+0.612=+0.56V
计算得出ε总大于零，说明UO2＋的歧化反应 在酸性溶液中以能自发进行，因此+5价的氧化 态不稳定，它要同时被氧化和还原成+6价和+4 价。
结论：铀的稳定氧化态
（I）U4＋—(0.97—1.01Å) Th4＋—(1.02—1.06 Å) REE3＋—(0.86—1.18 Å) 其中Y族稀土（0.86－0.98 Å）， 铈族稀土（1.00－1.18 Å）。
（II） UO22＋（铀酰），其长轴长约6.04－6.84 Å
②离子的颜色
U4＋呈绿色，UO22＋呈黄色。
价电子层结构为5f36d17s2。 根据电子的丢失程度不同，可呈现不同的 价态。呈+3、+4、+5、+6几种价态，所以铀 具有变价的特性。
1.铀的稳定氧化态
铀在参与化学反应时， 价电子层失去电子 的顺序是先失去7s亚层电子和6d亚层电子而显 ＋3的氧化态，再失去部分或全部5f 亚层电子 而显+4、+5、+6的氧化态，其中+4和+6的氧 化态比较稳定，+3和+5的氧化态不稳定。
③离子的酸碱性
（I）U4＋呈弱碱性，当pH=2时，U4＋发生水解，并 最后生成U（OH）4沉淀。
U4＋+H2O=U(OH)3＋+H＋ U4＋+4H2O=U(OH)4 + 4H＋
（II）U6+显两性，但酸性较强，碱性较弱，在酸性
溶液中呈UO22＋，在碱性溶液中呈U2O72-。 酸性溶液UO3+2H＋=UO22＋+H2O 碱性溶液2UO3+2OH-=U2O72-+H2O
铀 测 年 法 图 解
金属铀可用还原法或电解法制取。 纯金属铀外貌象钢，呈银白色，具金属光 泽，微带淡蓝色色调。 粉末状金属铀由于受到氧化呈灰黑色。 熔点是1405℃。 铀的硬度比铜稍低，其布氏硬度为240－ 260kg/mm2。 硬度随着温度升高而减小，并且与铀的变 体有关。
铀的密度很大，在常温下α铀的密度值为 19.05g/cm3。
2UO22＋+6OH-=U2O72-+3H2O
④离子的稳定条件
U4＋在还原条件下稳定，UO22＋在氧化条件 下稳定，两者可以相互转化。
UO22＋+2e=U4＋
2UO2+O2+3H2O=2UO2(OH)2·H2O
沥青铀矿
柱铀矿
UO22＋+Fe2＋+2H2S=UO2+FeS2+4H＋
沥青铀矿 黄铁矿
三、铀在地壳中的分布及存在形式
铀在大陆地壳中的相对丰度（据Roberton等，1978）
三、铀在地壳中的分布及存在形式
金属铀在一定的温度和压力下发生相变。 在1.013×105Pa条件下，α铀在667.7℃相变成β铀； 当温度升高到774.8℃时，β铀又相变成γ铀。
α、β、γ三相铀的平衡点的压力为29.8×108Pa，
温度是798℃。
当压力超过29.8×108Pa时，α铀直接转变为γ铀。
二、铀元素化学性质
铀位于周期表第三族，属锕系元素（锕系元 素为89Ac－103Lr
第二章 铀元素及铀矿物的基本特征
第一节 铀元素性质及铀的分布 第二节 铀矿物的基本特征
第一节 铀元素性质及铀的分布
一、铀元素物理性质 二、铀元素化学性质
三、铀在地壳中的分布及存在形式
一、铀元素物理性质
U的原子序数是92，原子量是238，在自然 界中有三种同位素，即U238、U235和U234，其丰 度分别为99.2739％、0.7205％和0.0056％。铀 的三种同位素都有放射性，能够自发地蜕变成 另一种原子核，同时放出射线，它们的半衰期 分别是4.5×109a、7.3×108a和2.6×105a。
②U、U3＋的还原性
U3＋＋3e=U E°=-1.796V（酸性条件） E°=-2.17V（碱性条件） U4＋＋e=U3＋ E°=-0.607V（酸性条件） E°=-2.17V（碱性条件） U、U3＋在酸碱性溶液中都是强还原剂，两 者都可以把水中的H＋还原成H2，而其本身则 被氧化成U4＋离子，说明U、U3＋在水溶液中不 能稳定存在。
①铀的标准电极电位：
在25℃，pH=1的强酸性介质中：
UO22+ ＋0.052V UO2＋ ＋0.612V U4＋ －0.607 U3＋ －1.796 U +0.334V(在HCl溶液中)
在25℃，pH=14的强碱性介质中：
UO2(OH)2 －0.49V U(OH)4 －2.14V U(OH)3 －2.17V U
铀的稳定氧化态只在自然界只有+4和+6价 两种，并且+4价在还原条件下稳定，+6价在氧 化条件下稳定。
2.铀和铀酰的性质
氧化态为+4的铀是以简单的U4＋离子形式 存在；
氧化态为+6的铀在水溶液中很不稳定，易 与氧结合成铀酰离子（UO22＋）或重铀酸根离 子形式（U2O72-）存在。
①离子的半径(Å=10-10m)