Đồng vị của urani

Urani, 92U
Tính chất chung
Tên, ký hiệu	Urani, U
Phiên âm	/jʊˈreɪniəm/ ; ew-RAY-nee-əm
Hình dạng	Kim loại màu xám bạc, ăn mòn trong không khí tạo lớp vỏ oxit màu đen.
Urani trong bảng tuần hoàn
	Protactini ← Urani → Np
Số nguyên tử (Z)	92
Khối lượng nguyên tử chuẩn (±) (Ar)	238.02891(3)
Phân loại	họ actini
Nhóm, phân lớp	n/a, f
Chu kỳ	Chu kỳ 7
Cấu hình electron	[Rn] 5f3 6d1 7s2
mỗi lớp	2, 8, 18, 32, 21, 9, 2
Tính chất vật lý
Trạng thái vật chất	Rắn
Nhiệt độ nóng chảy	1405.3 K (1132.2 °C, 2070 °F)
Nhiệt độ sôi	4404 K (4131 °C, 7468 °F)
Mật độ	19.1 g·cm−3 (ở 0 °C, 101.325 kPa)
Mật độ ở thể lỏng	ở nhiệt độ nóng chảy: 17.3 g·cm−3
Nhiệt lượng nóng chảy	9.14 kJ·mol−1
Nhiệt bay hơi	417.1 kJ·mol−1
Nhiệt dung	27.665 J·mol−1·K−1
Tính chất nguyên tử
Trạng thái oxy hóa	6, 5, 4, 3, 2, 1 (ôxit cơ bản yếu)
Độ âm điện	1.38 (Thang Pauling)
Bán kính cộng hoá trị	thực nghiệm: 156 pm
Bán kính liên kết cộng hóa trị	196±7 pm
Bán kính van der Waals	186 pm
Thông tin khác
Cấu trúc tinh thể	Trực thoi
Vận tốc âm thanh	que mỏng: 3155 m·s−1 (ở 20 °C)
Độ giãn nở nhiệt	13.9 µm·m−1·K−1 (ở 25 °C)
Độ dẫn nhiệt	27.5 W·m−1·K−1
Điện trở suất	ở 0 °C: 0.280 µΩ·m
Tính chất từ	Thuận từ
Mô đun Young	208 GPa
Mô đun cắt	111 GPa
Mô đun khối	100 GPa
Hệ số Poisson	0.23
Số đăng ký CAS	7440-61-1
Lịch sử
Đặt tên	Theo tên Sao Thiên Vương
Phát hiện	Martin Heinrich Klaproth (1789)
Tách ra lần đầu	Eugène-Melchior Péligot (1841)
Đồng vị ổn định nhất
	Bài chính: Đồng vị của Urani

Uranium (U) là nguyên tố hóa học tự nhiên không có các đồng vị bền, nhưng nó có 2 đồng vị cơ bản là uranium-238 và uranium 235. Hai đồng vị này có tính phóng xạ với chu kỳ bán rã lâu dài và được tìm thấy với một lượng nhất định trong vỏ Trái Đất, cùng với sản phẩm phân rã urani-234. Khối lượng nguyên tử trung bình của urani tự nhiên là 238,02891(3) u. Các đồng vị khác như urani-232 được tạo ra từ các lò phản ứng tái sinh.

Về mặt lịch sử, các đồng vị của urani gồm

uranium II, ²³⁴U
actino-uranium, ^2um35U
uranium I, ²³⁸U

Uranium tự nhiên là tổ hợp của 3 đồng vị chính, uranium-238 (99,28% phổ biến nhất), uranium-235 (0,71%), và uranium-234 (0,0054%). Ba đồng vị này đều có tính phóng xạ, tạo ra các đồng vị phóng xạ khác, trong đó phổ uranium-238 là phổ biến và bền nhất với chu kỳ bán rã 4,51×10⁹ năm (gần bằng tuổi của Trái Đất, uranium-235 có chu kỳ bán rã 7,13×10⁸ năm, và uranium-234 có chu kỳ bán rã 2,48×10⁵ năm.^[3]

Uranium-238 phát xạ α, phân rã qua 18 hạt nhân trong chuỗi phân rã uranium để tạo ra sản phẩm cuối cùng là chì-206.^[4] Tốc độ phân rã không đổi trong các chuỗi này giúp cho việc so sánh tỉ số giữa hạt nhân mẹ và hạt nhân con được dùng để xác định tuổi phóng xạ. Uranium-233 được tạo ra từ thorium-232 bằng cách bắn phá neutron.

Đồng vị uranium-235 có vai trò quan trọng trong các lò phản ứng hạt nhân và vũ khí hạt nhân vì nó là đồng vị duy nhất ở dạng tự nhiên có khả năng bị phá vỡ bởi các neutron nhiệt.^[4] Đồng vị uranium-238 cũng quan trọng vì nó hấp thụ neutron để tạo ra các đồng vị phóng xạ plutonium-239.

Bảng biểu

Ký hiệu hạt nhân	Z(p)	N(n)	khối lượng đồng vị (u)	bán rã	spin	thành phần đồng vị đại diện (tỉ lệ mol)	hàm lượng tự nhiên (tỉ lệ mol)
Ký hiệu hạt nhân	năng lượng kích thích			bán rã	spin	thành phần đồng vị đại diện (tỉ lệ mol)	hàm lượng tự nhiên (tỉ lệ mol)
²¹⁷U	92	125	217.02437(9)	26(14) ms [16(+21-6) ms]	1/2-#
²¹⁸U	92	126	218.02354(3)	6(5) ms	0+
²¹⁹U	92	127	219.02492(6)	55(25) µs [42(+34-13) µs]	9/2+#
²²⁰U	92	128	220.02472(22)#	60# ns	0+
²²¹U	92	129	221.02640(11)#	700# ns	9/2+#
²²²U	92	130	222.02609(11)#	1.4(7) µs [1.0(+10-4) µs]	0+
²²³U	92	131	223.02774(8)	21(8) µs [18(+10-5) µs]	7/2+#
²²⁴U	92	132	224.027605(27)	940(270) µs	0+
²²⁵U	92	133	225.02939#	61(4) ms	(5/2+)#
²²⁶U	92	134	226.029339(14)	269(6) ms	0+
²²⁷U	92	135	227.031156(18)	1.1(1) min	(3/2+)
²²⁸U	92	136	228.031374(16)	9.1(2) min	0+
²²⁹U	92	137	229.033506(6)	58(3) min	(3/2+)
²³⁰U	92	138	230.033940(5)	20.8 d	0+
²³¹U	92	139	231.036294(3)	4.2(1) d	(5/2)(+#)
²³²U	92	140	232.0371562(24)	68.9(4) y	0+
²³³U	92	141	233.0396352(29)	1.592(2)×10⁵ y	5/2+
²³⁴U	92	142	234.0409521(20)	2.455(6)×10⁵ y	0+	[0.000054(5)]	0.000050-0.000059
^234mU	1421.32(10) keV			33.5(20) µs	6-
²³⁵U	92	143	235.0439299(20)	7.04(1)×10⁸ y	7/2-	[0.007204(6)]	0.007198-0.007207
^235mU	0.0765(4) keV			~26 min	1/2+
²³⁶U	92	144	236.045568(2)	2.342(3)×10⁷ y	0+
^236m1U	1052.89(19) keV			100(4) ns	(4)-
^236m2U	2750(10) keV			120(2) ns	(0+)
²³⁷U	92	145	237.0487302(20)	6.75(1) d	1/2+
²³⁸U	92	146	238.0507882(20)	4.468(3)×10⁹ y	0+	[0.992742(10)]	0.992739-0.992752
^238mU	2557.9(5) keV			280(6) ns	0+
²³⁹U	92	147	239.0542933(21)	23.45(2) min	5/2+
^239m1U	20(20)# keV			>250 ns	(5/2+)
^239m2U	133.7990(10) keV			780(40) ns	1/2+
²⁴⁰U	92	148	240.056592(6)	14.1(1) h	0+
²⁴¹U	92	149	241.06033(32)#	5# min	7/2+#
²⁴²U	92	150	242.06293(22)#	16.8(5) min	0+

Tham khảo

^ Morss, L.R.; Edelstein, N.M. and Fuger, J. biên tập (2006). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (ấn bản thứ 3). Netherlands: Springer. ISBN 9048131464.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách biên tập viên (liên kết)
^ Magurno, B.A.; Pearlstein, S biên tập (1981). Proceedings of the conference on nuclear data evaluation methods and procedures. BNL-NCS 51363, vol. II (PDF). Upton, NY (USA): Brookhaven National Lab. tr. 835 ff. Truy cập ngày 6 tháng 8 năm 2014.
^ Seaborg, Encyclopedia of the Chemical Elements (1968), page 777
^ ^a ^b Dải phân rã urani-235 (also called actino-uranium) có 15 thành viên và kết thúc là chì-207, protactini-231 và actini-227.

Isotope masses from:
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). “The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 23 tháng 9 năm 2008. Truy cập ngày 21 tháng 3 năm 2011.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)
Isotopic compositions and standard atomic masses from:
- J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor (2003). “Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 75 (6): 683–800. doi:10.1351/pac200375060683.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)
- M. E. Wieser (2006). “Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 78 (11): 2051–2066. doi:10.1351/pac200678112051. Tóm lược dễ hiểu.
Half-life, spin, and isomer data selected from the following sources. See editing notes on this article's talk page.
- G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon (2003). “The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties” (PDF). Nuclear Physics A. 729: 3–128. doi:10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001. Bản gốc (PDF) lưu trữ ngày 23 tháng 9 năm 2008. Truy cập ngày 21 tháng 3 năm 2011.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách tác giả (liên kết)
- National Nuclear Data Center. “NuDat 2.1 database”. Brookhaven National Laboratory. Truy cập tháng 9 năm 2005. Kiểm tra giá trị ngày tháng trong: |access-date= (trợ giúp)
- N. E. Holden (2004). “Table of the Isotopes”. Trong D. R. Lide (biên tập). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ấn bản thứ 85). CRC Press. Section 11. ISBN 978-0849304859.

Bản mẫu:Isotope nav

[1] Morss, L.R.; Edelstein, N.M. and Fuger, J. biên tập (2006). The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements (ấn bản thứ 3). Netherlands: Springer. ISBN 9048131464.Quản lý CS1: nhiều tên: danh sách biên tập viên (liên kết)

[2] Magurno, B.A.; Pearlstein, S biên tập (1981). Proceedings of the conference on nuclear data evaluation methods and procedures. BNL-NCS 51363, vol. II (PDF). Upton, NY (USA): Brookhaven National Lab. tr. 835 ff. Truy cập ngày 6 tháng 8 năm 2014.

[EncyChem777-3] Seaborg, Encyclopedia of the Chemical Elements (1968), page 777

[ColumbiaEncy-4] Dải phân rã urani-235 (also called actino-uranium) có 15 thành viên và kết thúc là chì-207, protactini-231 và actini-227.

[1]

[2]

[3]

[4]