铀 U

发现历史

1789年，德国化学家马丁·海因里希·克拉普罗特分析了中欧出产的一种沉重的黑色矿物——沥青铀矿，宣布其中含有一种新元素。不过他实际分离出的是氧化物。金属铀直到 1841年 才由法国化学家欧仁-梅尔基奥尔·佩利戈首次制得，他用钾还原四氯化铀得到了它。

此后几十年里，铀主要被当作玻璃和釉料的着色剂。1896年 情况彻底改变：亨利·贝克勒尔发现铀盐即使在黑暗中也能使照相底片感光，这一观察开启了放射性研究。

1938年，奥托·哈恩和弗里茨·施特拉斯曼在用中子轰击铀的产物中检测到了钡，莉泽·迈特纳和奥托·弗里施将这一结果解释为核裂变，即原子核一分为二。1942年12月，恩里科·费米的团队在芝加哥用铀和石墨堆成的反应堆中首次实现了自持链式反应。

名称由来

克拉普罗特以 天王星（Uranus） 为这种元素命名，这颗行星是威廉·赫歇尔在仅仅八年前的1781年发现的；而天王星本身得名于希腊神话中的天空之神乌拉诺斯。元素符号 U 就是首字母。随后的两种元素镎和钚延续了这一行星顺序。中文“铀”为金字旁加“由”，取英文名首音 yóu 的读音。

主要用途

• 核电：大多数商用反应堆以铀-235丰度浓缩到约3%～5%的铀为燃料。一千克铀完全裂变释放的热量，相当于燃烧几千吨煤。
• 舰船推进：潜艇和航空母舰依靠紧凑的铀燃料反应堆驱动。
• 贫铀：浓缩后剩下的主要是铀-238。它密度极高，可用于飞机配重、辐射屏蔽、装甲和穿甲弹。
• 地质年代学：铀-铅定年法是测定地球上最古老矿物和陨石年龄的标准方法。
• 历史上的着色剂：19世纪至20世纪初，铀化合物被用来制造黄绿色玻璃和鲜艳的陶瓷釉。

同位素

天然铀中约99.3%是 铀-238，0.72%是 铀-235，另有微量 铀-234。铀-238的半衰期约为44.7亿年，接近地球的年龄；铀-235则约为7.04亿年。只有铀-235容易被慢中子引发裂变，所以反应堆燃料必须浓缩。约17亿年前铀-235的比例更高，位于今天加蓬奥克洛的铀矿床曾作为天然裂变反应堆运行。铀-238吸收中子后最终会变成钚-239。

日常生活中

铀以少量形式无处不在：一般土壤每千克含几毫克，花岗岩含量更高一些，海水每升含几微克。它的衰变链会产生放射性气体氡，氡可能在通风不良的地下室积聚，是公认的室内空气危害。就天然铀本身而言，它对肾脏的化学毒性通常比放射性更值得担心。古董“铀玻璃”在紫外线照射下会发出鲜艳的绿光。