铀、钍、铅的地球化学性质

发布网友发布时间：2022-05-12 22:46

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热心网友时间：2023-10-27 20:30

铀、钍的原子结构相似，化学性质相近。二者在自然界都以四价氧化态存在，并有相似的离子半径(U⁴⁺=1.05Å，Th⁴⁺=1.10Å)，可以广泛地相互置换;在氧化环境中，铀形成六价的络离子(UO²⁺₂)，其化合物溶于水，钍仅以四价形式存在，它的化合物不溶于水，故铀在氧化条件下可与钍分离。铀、钍在球粒陨石中的丰度很低，分别为1×10^－8和4×10^－8，基本上代表地幔的丰度值。由于地球演化及地幔、地壳分离过程中，铀、钍富集于地壳，特别是在花岗质岩类中。在常见的硅酸盐造岩矿物中，铀、钍的含量都低，它们主要富集于一些副矿物中，如沥青铀矿、方钍石、锆石、钍石、褐帘石、独居石、磷钇石和屑石等。

铅是自然界最常见的一种元素，原子序数82，原子量为207.2，位于元素周期表第六周期第ⅣA族。铅属亲硫元素，原子半径为2.15Å，常以硫化物矿物的形式存在。它也具有亲氧特征，与钾、锶、钡、钙常产生类质同象代换。铅有8种同位素，其中4种是放射性同位素，4种是稳定同位素。同位素地球化学的研究只涉及稳定同位素部分。

铅的稳定同位素有:²⁰⁴Pb、²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb和²⁰⁸Pb，²⁰⁴Pb是非放射性成因的，迄今未发现它的放射性母体，故被认为是元素合成过程中产生的。²⁰⁶Pb、²⁰⁷Pb、²⁰⁸Pb都与放射性衰变有关，它们的放射性母体同位素分别是²³⁸U、²³⁵U和²³²Th。它们都释放α和β^－粒子而最终衰变成稳定的铅同位素。其衰变速度差异很大，²³⁵U衰变很快，半衰期为0.70381×10⁹年;²³⁸U居中，半衰期为4.4683×10⁹年;²³²Th最慢，半衰期为14.01×10⁹年。故而在地球形成的早期²⁰⁷Pb增长最快，而现在主要是²⁰⁶Pb的增长。由于²⁰⁴Pb绝对含量自地球形成至今仍保持不变，在同位素地球化学中经常以²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb和²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb的原子数目比表示铅同位素组成的变化。