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简单介绍放射性元素钍、铯、铷、铀

(2020-01-13 11:49:26)
中国第一陨石坑陨石文化交流精英群学习笔记(七十七)
 
一、元素钍:
     钍为银白色金属,暴露在大气中渐变为灰色。质较软,可锻造。熔点1750°C,沸点4790°C,密度11.72克/厘米3。在1400以下原子排列成面心立方晶体;当加热达到此温度时,便改为体心立方晶体。
钍的化学性质比较活泼,不溶于稀酸和氢氟酸,溶于发烟的盐酸、硫酸和王水中。硝酸能使钍钝化。苛性碱对它无作用。高温时可与卤素、硫、氮作用。钍是放射性元素,自然界的钍全部为232Th,其半衰期约为1.4×10e10年。所有钍盐都显示出+4价。在化学性质上与锆、铪相似。除惰性气体外,钍能与几乎所有的非金属元素作用,生成二元化合物;加热时迅速氧化并发出耀眼的光。钍是高毒性元素。
     钍一般用来制造合金以提高金属强度;灼烧二氧化钍会发出强烈的白光因此曾经做煤气灯的白热纱罩。钍衰变所储藏的能量,比铀、煤、石油和其他燃料总和还要多许多,而且钍的含量也要比铀多得多,所以钍是一种极有前途的能源。钍还是制造高级透镜的常用原料。用中子轰击钍可以得到一种核燃料—种核燃料---铀233
     钍元素多数以以氧化物的形式存在于矿物内(如独居石),通常与稀土金属和铪等金属的氧化物共生,钍的氧化物和其他稀土元素的氧化物一样,很难还原,虽然贝齐里乌斯曾利用金属钾和氟化钍钾作用,获得不纯的金属钍。
二、元素铯:
    铯在地壳中含量为2×10-3%。铯榴石是含铯矿物,也是提取铯的主要原料。已发现34种铯的同位素,其中铯–133是唯一存在于自然界的稳定同位素,其余皆是铀裂变产生的放射性同位素。
铯元素一般分布在含矿物质较多的水中。
铯位于第六周期的IA族,是带淡金黄色的碱金属,非常柔软(它的莫氏硬度是所有元素中最低的),具有延展性。金属铯是没有放射性的,但是金属铯属于危险化学品,属遇湿易燃和自燃物品。使用时应小心,溶点28.40(83.1),
沸点678.4。
     铯的生物行为与钾相似,食用了含铯–137的生物可溶化合物24小时后,铯–137可被人体充分吸收并结合在细胞内,造成内照射。
铯-137可作为γ辐射源,用于辐射育种、辐照储存食品、医疗器械的杀菌、癌症的治疗以及工业设备的γ探伤等。由于铯源的半衰期较长及其易造成扩散的弱点,故铯-137源已渐被钴-60源所取代。
三、元素铷:
     铷的性质介于其上方的钾与下方的铯之间,性质极为活泼,在空气中即立即失去金属光泽,被氧气剧烈地氧化,并能引起铷自燃。遇水反应非常剧烈,甚至接触到-100以下的冰块也会发生爆炸。铷的化学反应比钠、钾更为激烈,在空气中极易氧化。铷的熔点和硬度比钾更低,化学性质更加活泼。铷遇水在表面发生爆炸并溶在水中形成碱性溶液。共有45个同位素(铷-71~铷-102),其中有1个同位素是稳定的。在自然界出现的铷-87,带有放射性。
铷的资源,铷无单独工业矿物,常分散在云母、铁锂云母、铯榴石和盐矿层、矿泉之中。全世界铷的储量18万吨,世界年产量约4吨,中国储量754吨。
四、元素铀:
     铀是放射性金属元素,可作为核反应的燃料。铀是银白色金属,几乎与钢一样硬,密度高(相对密度约18.95),熔点1135,沸点4134。在核能量发展之前,它被用作制造黄色玻璃。铀是自然界存在的原子序数最高的元素。1841年E.佩利(1811-1890)离析出金属铀,虽然在此之前铀已在沥青铀矿中被认知。它也藏于云母铀矿、钒钾铀矿和独居石中。地壳中铀的平均含量约为百万分之2.5,即平均每吨地壳物质中约含2.5克铀,这比钨、汞、金、银等元素的含量还高。铀在各种岩石中的含量很不均匀。例如在花岗岩中的含量就要高些,平均每吨含3.5克铀。在地壳的第一层(距地表 20 km)内含铀近1.3×1014吨。依此推算,一立方公里的花岗岩就会含有约一万吨铀。海水中铀的浓度相当低,每吨海水平均只含3.3毫克铀,但由于海水总量极大(海水中总含铀量可达 4.5×109吨),且从水中提取有其方便之处。

(学习资料仅供参考)

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