南华大学放射化学天然放射性元素化学详解演示文稿
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南华大学《放射化学》第4章 超铀化学元素
核科学技术学院 明德博学 求是致远
4.3 钚化学——化学性质
钚的电子壳层结构为：5f66s27s2，可生成从
+2~+7价的化合物，金属钚的制备：
PuO＋2Ca→2CaO ＋Pu
PuF4 ＋2Ca →2CaF2 ＋Pu
核科学技术学院
明德博学 求是致远
4.3 钚化学——化学性质
金属钚的保存：干燥空气、用惰性气体稀释使空 气中氧含量低于5%；
贮存3~5年以上的金属钚，在使用前必须进行再
处理，这是由于氧化得太厉害，或镅含量增高而
使材料的γ放射性活度增强的缘故。
核科学技术学院
明德博学 求是致远
4.3 钚化学——化学性质
金属钚的保存：干燥空气、用惰性气体稀释使空 气中氧含量低于5%；
贮存3~5年以上的金属钚，在使用前必须进行
再处理，这是由于氧化得太厉害，或镅含量增高
核科学技术学院
明德博学 求是致远
核反应产额计算在中子活化分析中的应用 核反应：A+x→y+B B为稳定核 dN B N A B的生成速度： dt σ是反应截面：b，1b=10-24cm2； θ是粒子通量密度，n/cm2﹒s； N A是被照射原子A的数目。 B为放射性核 dN B B的生成速度： dt N A N B t=0和t=t（辐照时间）区间积分， t=0时，NB=0
+7价化合物生成，不同价态的镎离子在水溶液中
呈现不同的颜色。
核科学技术学院
明德博学 求是致远
水溶液中不同价态镎离子的存在形式的颜色
价态 Np(Ⅲ)
离子形式 Np3+
Np4+
NpO2+ NpO22+
4.3 钚化学——化学性质
钚的电子壳层结构为：5f66s27s2，可生成从
+2~+7价的化合物，金属钚的制备：
PuO＋2Ca→2CaO ＋Pu
PuF4 ＋2Ca →2CaF2 ＋Pu
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4.3 钚化学——化学性质
金属钚的保存：干燥空气、用惰性气体稀释使空 气中氧含量低于5%；
贮存3~5年以上的金属钚，在使用前必须进行再
处理，这是由于氧化得太厉害，或镅含量增高而
使材料的γ放射性活度增强的缘故。
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4.3 钚化学——化学性质
金属钚的保存：干燥空气、用惰性气体稀释使空 气中氧含量低于5%；
贮存3~5年以上的金属钚，在使用前必须进行
再处理，这是由于氧化得太厉害，或镅含量增高
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核反应产额计算在中子活化分析中的应用 核反应：A+x→y+B B为稳定核 dN B N A B的生成速度： dt σ是反应截面：b，1b=10-24cm2； θ是粒子通量密度，n/cm2﹒s； N A是被照射原子A的数目。 B为放射性核 dN B B的生成速度： dt N A N B t=0和t=t（辐照时间）区间积分， t=0时，NB=0
+7价化合物生成，不同价态的镎离子在水溶液中
呈现不同的颜色。
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明德博学 求是致远
水溶液中不同价态镎离子的存在形式的颜色
价态 Np(Ⅲ)
离子形式 Np3+
Np4+
NpO2+ NpO22+
第十三章 放射性核素在化学、 放射化学 课件(共42张PPT)
第二十四页，共42页。
二、实验方法(fāngfǎ)： 1、由实验测得t=0和t⇒∞和t时刻固体中的放
射性活度，即可按(13-31)式求得交换度F 2、由计算出的F-Bt表查出Bt值。 3、由t值计算出B。为了得到平均值，一般是
测量不同时刻的F，由表中查出一系列Bt值， 做Bt-t曲线，应为一条直线，直线斜率即B 4、再根据固体半径r求得自扩散系数Ď。
等。 2、医学和生物方面： 医学上的诊断，治疗(zhìliáo)；光合作用等生物过程
研究。 3、化学研究方面： 分子结构研究；化学反响机理研究；各种动力学参数
测定；热力学平衡常数等的测定；分析元素含量等。
第八页，共42页。
三、对标记(biāojì)化合物所需放射性比活度的 估算
如：每分钟计数〔根据测量误差而定〕为A， 那么要求示踪原子的毫居里数q：
第三页，共42页。
4、放射性核素示踪剂的选择 (xuǎnzé)
• 半衰期：根据实验目的及周期长短选择适 合半衰期的放射性核素。太长太短都不好。 医用大多项选择择半衰期为几小时到十几 天之间。
• 辐射类型和能量：常用β和γ，β测量效率高， 且容易防护。对需穿过较厚物质(wùzhì)层 那么需用γ射线。如脏器的扫描和γ照相。 对于β，要求Eβ=0.01-2Mev; 对于γ， Eγ=100-600Kev。
第十九页，共42页。
§13-4配合(pèihé)物稳定常数的 测定
一、测定原理〔见讲义〕 关键是引入配合度Ф和函数ψ。然后逐级外推，即可
求得β1、β2……βn。 二、实验方法： 通常是先用实验求得无配体时的分配比D和有配体
时的分配比D’，再按照(13-19)式，以log(D/D’1)对log[L]作图，从直线截距可求得logβn，由斜 率求得配位数n。 由于示踪原子(shì zōnɡ yuán zǐ)方法灵敏度高，可 以在中心离子浓度非常低时进行。
二、实验方法(fāngfǎ)： 1、由实验测得t=0和t⇒∞和t时刻固体中的放
射性活度，即可按(13-31)式求得交换度F 2、由计算出的F-Bt表查出Bt值。 3、由t值计算出B。为了得到平均值，一般是
测量不同时刻的F，由表中查出一系列Bt值， 做Bt-t曲线，应为一条直线，直线斜率即B 4、再根据固体半径r求得自扩散系数Ď。
等。 2、医学和生物方面： 医学上的诊断，治疗(zhìliáo)；光合作用等生物过程
研究。 3、化学研究方面： 分子结构研究；化学反响机理研究；各种动力学参数
测定；热力学平衡常数等的测定；分析元素含量等。
第八页，共42页。
三、对标记(biāojì)化合物所需放射性比活度的 估算
如：每分钟计数〔根据测量误差而定〕为A， 那么要求示踪原子的毫居里数q：
第三页，共42页。
4、放射性核素示踪剂的选择 (xuǎnzé)
• 半衰期：根据实验目的及周期长短选择适 合半衰期的放射性核素。太长太短都不好。 医用大多项选择择半衰期为几小时到十几 天之间。
• 辐射类型和能量：常用β和γ，β测量效率高， 且容易防护。对需穿过较厚物质(wùzhì)层 那么需用γ射线。如脏器的扫描和γ照相。 对于β，要求Eβ=0.01-2Mev; 对于γ， Eγ=100-600Kev。
第十九页，共42页。
§13-4配合(pèihé)物稳定常数的 测定
一、测定原理〔见讲义〕 关键是引入配合度Ф和函数ψ。然后逐级外推，即可
求得β1、β2……βn。 二、实验方法： 通常是先用实验求得无配体时的分配比D和有配体
时的分配比D’，再按照(13-19)式，以log(D/D’1)对log[L]作图，从直线截距可求得logβn，由斜 率求得配位数n。 由于示踪原子(shì zōnɡ yuán zǐ)方法灵敏度高，可 以在中心离子浓度非常低时进行。
化学放射性元素演讲ppt
1926年巴西女权发展联合会名誉会员。 1926年巴西圣保罗药剂及化学学会名誉会员。 1926年华沙工艺学校化学部名誉博士。 1927年莫斯科科学院名誉院士。 1927年波希米亚文学及科学学会名誉会员。 1927年苏联科学院名誉院士。 1927年美国州际医学研究生联合会名誉会员。 1927年新西兰研究院名誉会员。 1929年波兰波兹南科学之友学会名誉会员。 1929年格拉斯哥大学名誉法学博士。 1929年格拉斯哥市民名誉市民。 1929年圣劳伦斯大学名誉理学博士。 1929年纽约医学科学院名誉院士。 1929年美国波兰医科及齿科联合会名誉会员。 1930年法国发明家及学者协会名誉会员。 1930年法国发明家及学者协员会名誉会长。 1931年日内瓦世界和平联合会名誉会员。 1931年美国放射学学院名誉职员。 1931年马德里纯物理学及自然科学学士院外国通讯院士。 1932年哈雷德国皇家自然科学院院士。 1932年华沙医学学会名誉会员。 1932年捷克化学学会名誉会员。 1933年伦敦英国放射学研究院及伦琴学会名誉会员。
奖金 1898年若涅奖金，巴黎科学院。 1900年若涅奖金，巴黎科学院。 1902年若涅奖金，巴黎科学院。 1903年诺贝尔物理学奖金（与亨利· 贝克勒尔和皮埃尔· 居里合 得）。 1904年奥西利奖金（巴黎报业辛迪加颁发，与埃都亚· 布郎利合 得）。 1907年阿克托尼安奖金，英国皇家科学协会。 1911年诺贝尔化学奖金。 1921年埃伦· 理查兹研究奖金。 1924年阿让德依侯爵1923年大奖金，附铜奖章，法国工业促进 会。 1931年卡麦伦奖金，爱丁堡大学颁发。 奖章 1903年伯特洛奖章（与皮埃尔· 居里合得）。 1903年巴黎市荣誉奖章（与皮埃尔· 居里合得）。 1903年戴维奖章，伦敦皇家学会（与皮埃尔· 居里合得）。 1904年马特奇奖章，意大利科学学会（与皮埃尔· 居里合得）。 1908年克尔曼大金奖章，利尔工业协会。 1909年埃利约特· 克瑞生金奖章，佛兰克林研究院。 1910年亚尔伯特奖章，皇家艺术学会，伦敦。 1919年西班牙阿尔丰斯十二世大十字勋章。 1921年本哲明· 佛兰克林奖章，美国哲学学会，费拉德尔菲亚。 1921年约翰· 斯考特奖章，美国哲学学会，费拉德尔菲亚。 1921年国家社会科学研究院金奖章，纽约。 1921年威廉· 吉布斯奖章，美国化学学会，芝加哥。 1922年美国放射学学会金奖章。 1924年罗马尼亚政府一级褒奖，有证书和金奖章。 1929年纽约市妇女俱乐部联合会奖章。 1931年美国放射学学院奖章。名誉头衔 1904年莫斯科帝国人类学及人种志之友协会名誉会员。 1904年英国皇家科学协会名誉会员。 1904年伦敦化学学会外国会员。 1904年巴塔维哲学学会通讯会员。 1904年墨西哥物理学会名誉会员。 1904年墨西哥科学院名誉院士。 1904年华沙工业及商业促进委员会名誉委员。 1906年阿根廷科学学会通讯会员。 1907年荷兰科学学会外国会员。 1907年爱丁堡大学名誉法学博士。 1908年圣彼得堡帝国科学院通讯院士。 1908年布朗斯威克自然科学学会名誉会员。 1909年日内瓦大学名誉医学博士。 1909年波伦亚科学院通讯院士。 1909年捷克科学文学艺术学士院外国合作院士。 1909年费城药剂学院名誉职员。 1909年克拉科夫科学院现任院。 1910年智利科学科学院现任院士。 1910年美国哲学学会会员。 1910年瑞典皇家科学院外国院士。 1910年美国化学学会会员。 1910年伦敦物理学会名誉会员。 1911年伦敦通灵研究学会名誉会员。 1911年葡萄牙科学院外车通讯院士。 1911年曼彻斯特大学名誉理学博士。
《天然放射现象》课件
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
05
天然放射现象的未来发 展
核聚变与核裂变的研究
核聚变
核聚变是一种模拟太阳内部反应的过程，通过高温高压条件 使轻元素聚变成重元素，释放巨大能量。研究核聚变有助于 解决能源危机，但技术难度大，需要国际合作。
核裂变
核裂变是重元素在一定条件下分裂成两个较轻的元素，同时 释放能量。研究核裂变可以应用于核能发电和武器制造，但 存在放射性废料处理和安全问题。
其他科学家的进一步研究
随后，其他科学家如居里夫妇等对天然放射现象进行了深入的研究，并发现了 其他放射性元素。
天然放射现象的种类
01
02
03
α射线
带2个单位正电荷和4个单 位质量的氦原子核，电离 本领最大，但穿透能力最 弱。
β射线
带负电荷的电子流，来源 于原子核内部，穿透能力 较强，电离本领较弱。
γ射线
宇宙射线与地球的相互作用
宇宙射线是一种高能射线，主要来自 宇宙空间，包括质子、电子和光子等 。
这些次级放射性粒子或射线也可以对 地球表面的天然放射性产生一定的影 响。
当宇宙射线与地球的大气层相互作用 时，可以产生次级放射性粒子或射线 ，如X射线和γ射线。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
这些放射性元素广泛存在于地 壳中，特别是在某些岩石、矿 物和土壤中。
地球的内部结构与放射性
地球的内部结构对天然放射性的产生和分布有重要影响。
地球内部的温度和压力条件可以促使放射性元素的衰变，从而释放出放射性粒子或 射线。
地球内部的放射性元素可以随着火山喷发、地热活动等地质过程被带到地表，或者 通过地下水、气体等传播到地表。
南华大学放射化学放射性核素的制备详解演示文稿
1 分离试剂必须定量地消耗在所测定的元素上； 2 必须采用某种分离方法使被测元素的已经反应部分与尚未反应部分
分离开来。
第31页，共39页。
9.5.1 同位素稀释法—亚化学计量稀释法
❖ 对于放射分析来说，亚化学计量稀释法即用少于化学计算 量的两份相等的分离试剂，分别从放射性标准物溶液和从 经过同位素稀释后样品溶液中分离出质量相等的化合物，
应，可定位到某种肿瘤上，从而可将其作为诊断 和治疗癌症的一种有交方法。 ❖ 人源化的McAb替代鼠性的McAb； ❖ 99Tcm、111In替代131I。使此两项技术得到快速发展。
第23页，共39页。
9.3.3 自放射显影技术
❖ 自放射显影技术是从本上个世纪20年代初开始发 展起来的一种测定放射性示踪核素的方法，它利 用放射性物质产生的射线使核乳胶感光，根据其 感光的部位及强度来记录、检查和测量样品中放 射性物质的分布和数量。
❖ 中子源产生中子，易被轻核慢化，如氢核(水、石油中氢量多) ；
❖ 快中子被慢化成热中子；
❖ 热中子被岩石中的其它原子核俘获，(n,γ)反应,产生γ射线,含氢多，
γ射线离中子源近，反之离中子源远；
❖ γ射线被γ探测器接收； ❖ 根据γ射线接收量来判断井下情况。
第27页，共39页。
9.5 放射分析技术及其应用
也称直接稀释法。它是将一种比活度和质量已知的放射性核素或 其标记化合物作为标准物加到含该放射性核素的稳定同位素或其 化合物的待测物中，混合均匀后分离提出其中的一部分，然后测 其比活度。
s0m0 sd m0 mx
当mx ＞＞M0时，
mx=m0(s0/sd-1) M0、mx分别为引入的标准物和待测物的质量；
1）治疗用放射性药物；
分离开来。
第31页，共39页。
9.5.1 同位素稀释法—亚化学计量稀释法
❖ 对于放射分析来说，亚化学计量稀释法即用少于化学计算 量的两份相等的分离试剂，分别从放射性标准物溶液和从 经过同位素稀释后样品溶液中分离出质量相等的化合物，
应，可定位到某种肿瘤上，从而可将其作为诊断 和治疗癌症的一种有交方法。 ❖ 人源化的McAb替代鼠性的McAb； ❖ 99Tcm、111In替代131I。使此两项技术得到快速发展。
第23页，共39页。
9.3.3 自放射显影技术
❖ 自放射显影技术是从本上个世纪20年代初开始发 展起来的一种测定放射性示踪核素的方法，它利 用放射性物质产生的射线使核乳胶感光，根据其 感光的部位及强度来记录、检查和测量样品中放 射性物质的分布和数量。
❖ 中子源产生中子，易被轻核慢化，如氢核(水、石油中氢量多) ；
❖ 快中子被慢化成热中子；
❖ 热中子被岩石中的其它原子核俘获，(n,γ)反应,产生γ射线,含氢多，
γ射线离中子源近，反之离中子源远；
❖ γ射线被γ探测器接收； ❖ 根据γ射线接收量来判断井下情况。
第27页，共39页。
9.5 放射分析技术及其应用
也称直接稀释法。它是将一种比活度和质量已知的放射性核素或 其标记化合物作为标准物加到含该放射性核素的稳定同位素或其 化合物的待测物中，混合均匀后分离提出其中的一部分，然后测 其比活度。
s0m0 sd m0 mx
当mx ＞＞M0时，
mx=m0(s0/sd-1) M0、mx分别为引入的标准物和待测物的质量；
1）治疗用放射性药物；
南华大学放射化学第1章 绪论
1
放射性元 素化学
4 应用放射化学
2
5 核化学
3
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1.3.1 放射化学的特点——放射性
优点
通过对放射 性的原子跟 -5 -4 重量法/容量法:10 ~10 g； 踪，可对整 发射光谱法:10-9~10-8g； 个化学过程 及其每个阶 原子吸收:10-11~10-9g； 放射性测量:几个~几十个原 段进行研究 和观察 子。
明德博学 求是致远
中子、人工放 射性和裂变现 象的发现等
核科学技术学院
1.1放射化学发展简史 ——放射化学的产生
Becquerel 的发现 在强光、弱光、无光的条件下，铀盐都具有感光 现象； 其它铀盐、亚铀盐、铀盐溶液、金属铀都能产生 这种辐射，且与铀含量成正比。
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明德博学 求是致远
1.1放射化学发展简史
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1.3.2 不稳定性—β衰变
－衰变
32 15
﹢衰变和电子俘获
18 10
P S e
32 16
82
Se Kr 2
82
Ne F e
18 9
﹢衰变 电子俘获
p
n e
p e n
核科学技术学院 明德博学 求是致远
1.3.2 不稳定性—γ衰变
20F
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明德博学 求是致远
1.3.2 不稳定性—γ衰变
90Sr-90Y
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1.3.2 不稳定性—γ衰变
38Cl
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优选南华大学放射化学天然放射性元素化学
❖ 铀在不同情况下可以形成从+3~+6价的各种铀化合 物，主要有以下几类：
❖ 铀的氧化物 ❖ UO2、U4O9、U3O8、UO3和UO4。 ❖ 最稳定的是U3O8，可作为重量法测铀的基准化合
物； ❖ UO2可作为动力堆的核燃元件； ❖ UO3为两性铀氧化物，它是铀酸酐。
3.2 铀化学——铀的化合物
❖ 自然界还存在一些不属于天然放射系而半衰期很 长的放射性核素：40K、87Rb；
❖ 由天然核反应生成的放射性核素：3H、14C等。
3.1 概述
❖ 自然界中存三个天然放射系 母体：238U （4n+2）铀系，T1/2：4.468×109a 母体：235U（4n+3）锕系，T1/2：7.038×108a 母体：232Th（4n）钍系， T1/2：1.41×1010a。
铀矿石
3.2 铀化学
❖ 铀的主要用途及危害 ❖ 早期，铀仅用作玻璃、陶瓷和珐琅的着色剂。现在
用于制造核燃料。 ❖ 235U、 233U为易裂变的核燃料核素， 238U可以转换
成239Pu，后者为易裂变核燃料核素，反应式为：
238U n, 239U 239Np239Pu
3.2 铀化学
3.2 铀化学
为0.0004%（4ppm），铀在海水中的含量约为 3~4μg/L。海中铀量约为4.5×109t。 ❖ 铀的同位素 ❖ 铀共有15种放射性同位素和一种同质异能素，其中 238U、235U和234U三种地天然的，它们组成了天然铀。 ❖ 提高铀中235U丰度的过程称铀的浓缩，其产品称为浓 缩铀。
3.2 铀化学
❖ 天然放射性元素是指在自然界中存在的放射性元 素，它们是84Po、85At、86Rn、87Fr、88Ra、89Ac 、90Th、91Pa和92U等9个元素。
❖ 铀的氧化物 ❖ UO2、U4O9、U3O8、UO3和UO4。 ❖ 最稳定的是U3O8，可作为重量法测铀的基准化合
物； ❖ UO2可作为动力堆的核燃元件； ❖ UO3为两性铀氧化物，它是铀酸酐。
3.2 铀化学——铀的化合物
❖ 自然界还存在一些不属于天然放射系而半衰期很 长的放射性核素：40K、87Rb；
❖ 由天然核反应生成的放射性核素：3H、14C等。
3.1 概述
❖ 自然界中存三个天然放射系 母体：238U （4n+2）铀系，T1/2：4.468×109a 母体：235U（4n+3）锕系，T1/2：7.038×108a 母体：232Th（4n）钍系， T1/2：1.41×1010a。
铀矿石
3.2 铀化学
❖ 铀的主要用途及危害 ❖ 早期，铀仅用作玻璃、陶瓷和珐琅的着色剂。现在
用于制造核燃料。 ❖ 235U、 233U为易裂变的核燃料核素， 238U可以转换
成239Pu，后者为易裂变核燃料核素，反应式为：
238U n, 239U 239Np239Pu
3.2 铀化学
3.2 铀化学
为0.0004%（4ppm），铀在海水中的含量约为 3~4μg/L。海中铀量约为4.5×109t。 ❖ 铀的同位素 ❖ 铀共有15种放射性同位素和一种同质异能素，其中 238U、235U和234U三种地天然的，它们组成了天然铀。 ❖ 提高铀中235U丰度的过程称铀的浓缩，其产品称为浓 缩铀。
3.2 铀化学
❖ 天然放射性元素是指在自然界中存在的放射性元 素，它们是84Po、85At、86Rn、87Fr、88Ra、89Ac 、90Th、91Pa和92U等9个元素。
10.1天然放射性元素化学
§10 放射性元素化学
10.1 天然放射性元素化学 10.2 超铀元素化学
1
§10.1 天然放射性元素化学
1 概况 2 铀化学 3 钍化学 4 镭、氡、钋的化学
2
1 概况
• 放射性核素
凡具有放射性的核素。
• 放射性元素
全部由放射性核素所组成的元素 30个放射性元素：84Po～111M、43Tc、61Pm 分天然放射性元素和人工放射性元素两类，另有 天然放射性核素4019K、8737Rb，和天然核反应生 成的放射性核素31H、146C等
8
铀的氧化物，卤化物
• U3O8，暗绿色，最稳定，称量形式
U3O8 4H2SO4 2UO2SO4 U (SO4 )2 4H2O
• UO2，棕黑色，较稳定，动力堆的核燃料 3UO2 O2 ＞200℃U3O8
3UO2 8HNO3 3UO2 (NO3)2 2NO 4H2O
15
3 钍化学
• 3.1 概述
– 钍的发现和存在，钍的同位素，主要用途及危害
• 3.2 钍的性质及水溶液化学 • 3.3 钍的化合物和络合物
– 钍的氧化物，盐类，无机络合物及有机络合物
• 3.4 钍的分析测定
– 常量分析及微量分离，分光光度法，中子活化法
16
钍的发现和存在
• 1828年，伯奇利厄斯(J. J. Berzelius)在矿石中发 现钍thorium
10
铀的常量分析及微量分离
• ＞1％重量法
• (0.03～1.0)％容量法
• ＜0.03％分光光度法，＜0.0001％荧光法，＞ 10-11活化分析法
• 铀的分离富集法
– 吸附共沉淀法，萃取法，离子交换法和萃淋树脂法
10.1 天然放射性元素化学 10.2 超铀元素化学
1
§10.1 天然放射性元素化学
1 概况 2 铀化学 3 钍化学 4 镭、氡、钋的化学
2
1 概况
• 放射性核素
凡具有放射性的核素。
• 放射性元素
全部由放射性核素所组成的元素 30个放射性元素：84Po～111M、43Tc、61Pm 分天然放射性元素和人工放射性元素两类，另有 天然放射性核素4019K、8737Rb，和天然核反应生 成的放射性核素31H、146C等
8
铀的氧化物，卤化物
• U3O8，暗绿色，最稳定，称量形式
U3O8 4H2SO4 2UO2SO4 U (SO4 )2 4H2O
• UO2，棕黑色，较稳定，动力堆的核燃料 3UO2 O2 ＞200℃U3O8
3UO2 8HNO3 3UO2 (NO3)2 2NO 4H2O
15
3 钍化学
• 3.1 概述
– 钍的发现和存在，钍的同位素，主要用途及危害
• 3.2 钍的性质及水溶液化学 • 3.3 钍的化合物和络合物
– 钍的氧化物，盐类，无机络合物及有机络合物
• 3.4 钍的分析测定
– 常量分析及微量分离，分光光度法，中子活化法
16
钍的发现和存在
• 1828年，伯奇利厄斯(J. J. Berzelius)在矿石中发 现钍thorium
10
铀的常量分析及微量分离
• ＞1％重量法
• (0.03～1.0)％容量法
• ＜0.03％分光光度法，＜0.0001％荧光法，＞ 10-11活化分析法
• 铀的分离富集法
– 吸附共沉淀法，萃取法，离子交换法和萃淋树脂法
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最稳定。
而U4+仅能在酸性溶液中稳定
存在，U3+和 UO2 不稳定，在酸性溶液中， U3+是一
种还原性很强的离子，能将水分子中的氢还原成氢
气，而UO2 在酸性溶液中能发生歧化反应。 ❖ 在25℃的1.0mol/LHClO4溶液中，各种价态铀离子
的标准还原电势值是：
3.2 铀化学——铀的水解行为
❖ 各种铀离子的水解能力取决于离子电荷z与离子
56.5℃，此特性被用于气体扩散法富集天然铀中的 235U，UF6是极毒气体，有强烈腐蚀性，对金属腐 蚀性强，对诸如聚四氟乙烯等有机没有腐蚀。
UF4 Fg 300℃UF6
3.2 铀化学——铀的化合物
64
220Rn
Np系
237 Np
209Bi
74
无射气存
在
3.1 概述——自然界残存的放射性核素
3.1 概述——放射性衰变的时间规律
❖ 放射性核素A放出粒子x转变成稳定核素B：
ABx
N N 0et
A A0e t
T1 2
ln 2
0.693
例3.1
3.1 概述——放射性衰变平衡的建立
❖ 由母体衰变生成的子体核素常常也是放射性的。
为0.0004%（4ppm），铀在海水中的含量约为 3~4μg/L。海中铀量约为4.5×109t。 ❖ 铀的同位素 ❖ 铀共有15种放射性同位素和一种同质异能素，其中 238U、235U和234U三种地天然的，它们组成了天然铀。 ❖ 提高铀中235U丰度的过程称铀的浓缩，其产品称为浓 缩铀。
3.2 铀化学
3.2 铀化学
❖ 铀既是放射性毒物，又是化学毒物。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。各种铀化合物中毒后的主要损伤器 官是肾脏，随后出现神经系统和肝脏的病变等。
❖ 我国规定，天然铀在露天水源中的限制浓度为 0.05mg/L，在放射性工作场所中的最大容许浓度为 0.02mg/L，在人尿中铀的控制指标为20μg/L。
铀矿石
3.2 铀化学
❖ 铀的主要用途及危害 ❖ 早期，铀仅用作玻璃、陶瓷和珐琅的着色剂。现在
用于制造核燃料。 ❖ 235U、 233U为易裂变的核燃料核素， 238U可以转换
成239Pu，后者为易裂变核燃料核素，反应式为：
238U n, 239U 239Np239Pu
3.2 铀化学
3.2 铀化学
3.1 概述
❖ 天然放射性元素是指在自然界中存在的放射性元 素，它们是84Po、85At、86Rn、87Fr、88Ra、89Ac 、90Th、91Pa和92U等9个元素。
❖ 人工放射性元素是指通过人工核反应生成的放射 元素，包括周期表中U以后的93号元素Np至111号 元素以及43Tc和61Pm等。
南华大学放射化学天然放射性元素化 学详解演示文稿
优选南华大学放射化学天然放射性元 素化学
3.1 概述
❖ 放射性核素：具有放射性的核素。 ❖ 放射性元素：全部由放射性核素核素所组成的元素。 ❖ 放射性元素分为天然放射性和人工放射性元素两大类
包括从84号元素(Po)到112号元素以及43Tc和61Pm共30 个。
❖ 铀的卤化物 ❖ 铀能与所有的的卤族元素生成从+3~+6价的各种
铀卤化合物。 ❖ U4+的酸性溶液中加入HF，可得UF4的水合物。
在高温下可制备无水的UF4。
UO2 4HFg 500600℃UF4 2H2Og
❖ UF4为绿色晶状物质，俗称“绿盐”。
3.2 铀化学——铀的化合物
❖ 铀的卤化物 ❖ UF6是一种白晶体，易升华，常压下其升华点为
❖ 铀在不同情况下可以形成从+3~+6价的各种铀化合 物，主要有以下几类：
❖ 铀的氧化物 ❖ UO2、U4O9、U3O8、UO3和UO4。 ❖ 最稳定的是U3O8，可作为重量法测铀的基准化合
物； ❖ UO2可作为动力堆的核燃元件； ❖ UO3为两性铀氧化物，它是铀酸酐。
3.2 铀化学——铀的化合物
3.2 铀化学——铀的物理性质
❖ 金属铀主要是用金属钙或镁热还原铀的卤化物和 氧化物来制备的。 UX4＋2Mg→U＋2MgX2
❖ 铀是一种有银白色光泽的金属，质软，有一定的 延展性，具有多晶性。
3.2 铀化学——铀的化学性质
❖ 铀在水溶液中有+3、+4、+5和+6价四种价态，而以
+6价的
UO2 2
3.1 概述
❖ 自然界还存在一些不属于天然放射系而半衰期很 长的放射性核素：40K、87Rb；
❖ 由天然核反应生成的放射性核素：3H、14C等。
3.1 概述
❖ 自然界中存三个天然放射系 母体：238U （4n+2）铀系，T1/2：4.468×109a 母体：235U（4n+3）锕系，T1/2：7.038×108a 母体：232Th（4n）钍系， T1/2：1.41×1010a。
例3.2、3.3、3.4
3.1 概述——放射性衰变平衡的建立
3.1 概述——放射性衰变平衡的建立
❖2 母体核素的半衰期不太长,但比子体核素的半衰 期长
❖ 暂时平衡 ❖3 母体核素的半衰期比子体核素的半衰期短 ❖ 不平衡
3.2 铀化学
❖ 铀的发现 ❖ 1789年克拉普罗特发现了铀，铀在地壳在的平均含量
❖ 人工放射系 母体：237Np（ 4n+1）镎系，为人工放射系， T1/2： 2.14×106a 。
3.1 概述——放射系衰变规律
放射系名 称
U系
起始核素 238U
终止核素 206Pb
衰变次数 αβ 86
衰变链中 的射气
222Rn
Ac系
235U
207Pb
74
219Rn
Th系
232 Th
208Pb
T1 ,1
T1 ,2
N1 2,1 N 2 2,2 N3
N2
1 2 1
N1,0
e 1t
e 2t
A2
2 2 1
A1,0
e 1t
e2t
3.1 概述——放射性衰变平衡的建立
❖1 当 2 2
N 1,0
1
e 2t
A2 A1,0 1 e2t
1N 1 2 N 2
A1 A2
裸半径r0的比值的大小，即离子势z/r0的大小。
❖ 铀离子的水解能力如下：
UO 2
＜U3+＜
UO
2 2
＜U4+
3.2 铀化学——铀的水解行为
水溶液中不同价态铀离子的形式和颜色
价态
离子形式
溶液颜色
U(Ⅲ)
U3+
玫瑰红
U(Ⅳ)
U4+
深绿
U(Ⅴ) U(Ⅵ)
UO2+ UO22+
-黄绿
3.2 铀化学——铀的化合物