Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский Государственный Горный университет

Кафедра минералогии, кристаллографии и петрографии

Геохимия

Реферат

Тема: U-Pb радиогенные изотопные системы

Выполнила студентка: гр. МГП-09 _________________ /Хлыстун Е.С/

Проверил: Проверил доцент: __________________ /м.В Морозов./

^{(подпись) (Ф.И.О.)}

Санкт-Петербург

2011 год

Содержание

1. Общая информация об изотопах …………………………………………………..3

2. Распространенность элементов и их изотопов…………………………………..5

3. Применение изотопных отношений для определения абсолютного возраста………………………………………………………..……………………………..7

Список используемой литературы

1. Общая информация об изотопах

Уран — очень тяжёлый, серебристо-белый глянцеватый металл. В чистом виде он немного мягче стали, ковкий, гибкий, обладает небольшими парамагнитными свойствами.

Уран может проявлять степени окисления от +III до +VI. Соединения урана(III) образуют неустойчивые растворы красного цвета и являются сильными восстановителями:

4UCl₃ + 2H₂O → 3UCl₄ + UO₂ + H₂↑

Соединения урана(IV) являются наиболее устойчивыми и образуют водные растворы зелёного цвета.

Соединения урана(V) неустойчивы и легко диспропорционируют в водном растворе:

2UO₂Cl → UO₂Cl₂ + UO₂

Химически уран очень активный металл. Быстро окисляясь на воздухе, он покрывается радужной пленкой оксида. Мелкий порошок урана самовоспламеняется на воздухе, он зажигается при температуре 150—175 °C, образуя U₃O₈. При 1000 °C уран соединяется с азотом, образуя жёлтый нитрид урана. Вода способна разъедать металл, медленно при низкой температуре, и быстро при высокой, а также при мелком измельчении порошка урана. Уран растворяется в соляной, азотной и других кислотах, образуя четырёхвалентные соли, зато не взаимодействует с щелочами. Уран вытесняет водород из неорганических кислот и солевых растворов таких металлов, как ртуть, серебро, медь, олово, платина и золото. При сильном встряхивании металлические частицы урана начинают светиться. Уран имеет четыре степени окисления —III—VI. Шестивалентные соединения включают в себя триокись урана (окись уранила) UO₃ и хлорид уранила (уранилхлорид) UO₂Cl₂. Тетрахлорид урана UCl₄ и диоксид урана UO₂ — примеры четырёхвалентного урана. Вещества, содержащие четырёхвалентный уран, обычно нестабильны и обращаются в шестивалентные при длительном пребывании на воздухе. Ураниловые соли, такие как уранилхлорид, распадаются в присутствии яркого света или органики.

Природный уран состоит из смеси трёх изотопов: 238U (изотопная распространённость 99,2745 %, период полураспада T1/2 = 4,468×109 лет), 235U (0,7200 %, T1/2 = 7,04×108 лет) и 234U (0,0055 %, T1/2 = 2,455×105 лет). Последний изотоп является не первичным, а радиогенным, он входит в состав радиоактивного ряда 238U. Радиоактивность природного урана обусловлена в основном изотопами 238U и 234U, в равновесии их удельные активности равны. Удельная активность изотопа 235U в природном уране в 21 раз меньше активности 238U. На данный момент известно 23 искусственных радиоактивных изотопа урана с массовыми числами от 217 до 242. Наиболее долгоживущий из них — 233U (T1/2 = 1,59×105лет) получается при облучении тория-232 нейтронами и способен к делению под

воздействием тепловых нейтронов.

Изотопы урана 238U и 235U являются родоначальниками двух радиоактивных рядов. Конечными элементами этих рядов являются изотопы свинца 206Pb и 207Pb. 

Свинец — Свинец мягок, пластичен, легко прокатывается в тончайшие листы, сравнительно легкоплавкий металл, серого цвета.

В хим. отношении свинец довольно инертен. Стандартный электродный потенциал свинца — 0,1265 В для Рb⁰/Рb²⁺. В сухом воздухе не окисляется, во влажном-тускнеет, покрываясь пленкой оксидов, переходящей в СО₂ в основной карбонат 2РbСО₃·Рb(ОН)₂. Скислородом свинец образует ряд оксидов: Рb₂О, РbО (глет), РbО₂, Рb₃О₄ (сурик) и Рb₂О₃ . При комнатной температуре свинец не реагирует с разбавленной серной и соляной кислотами, так как образующиеся на его поверхности труднорастворимые пленки PbSO₄ и РbС1₂ препятствуют дальнейшему растворению металла. 

Имеет степени окисления +2 и +4 свинец может проявлять металлические и неметаллические свойства

Уран-торий-свинцовый метод. Радиоактивный распад урана и тория в стабильные

изотопы свинца долгое время (до появления самарий-неодимового метода)

рассматривался в качестве стандарта, с которым сравнивались данные других методов.

(рис.1). Вместе с тем это один из наиболее сложных методов в изотопной

геохронологии. В уран-ториевой изотопной системе существует три независимых

семейства радиоактивного распада:

Рис 1. Радиоактивный распад урана 235

Распад каждого радиоактивного изотопа порождает длинный ряд промежуточных

продуктов распада и заканчивается стабильным изотопом свинца. [Короновский Н.В.

, 1988 г.]

Первичные радионуклиды ²³⁸U, ²³⁵U в процессе радиоактивных превращений образуют длинные цепочки переходящих друг в друга радионуклидов - радиоактивные ряды распада, или радиоактивные семейства. Конечными продуктами распада всех рядов являются изотопы свинца. При изучении достаточно медленно идущих процессов можно пренебречь сравнительно короткоживущими промежуточными членами рядов и рассматривать упрощенные системы: ²³⁸U - ²⁰⁶Pb, ²³⁵U - ²⁰⁷Pb. Основные параметры этих систем следующие:

Таблица 1

Материнский нуклид М	Содержание, % от суммы изотопов	Период полураспада, годы	Константа распада, годы	Дочерний нуклид D
^238U	99,2743	4,468 · 10^9	1,55125 · 10^-10	^206Pb
^235U	0,7200	0,7038 · 10^9	9,8485 · 10^-10	^207Pb

Отношение ²³⁸U/ ²³⁵U постоянно и равно 137,88 (за единственным исключением урановых руд). Поэтому изотопный анализ урана заменяют определением его общего содержания. Помимо радиогенных изотопов ²⁰⁶Рb, ²⁰⁷Рb и ²⁰⁸Рb в природе существует еще один стабильный изотоп свинца: ²⁰⁴Рb. Концентрация 204Рb не меняется во времени, и его считают нерадиогенным.[Титаева Н.А, 2000 г.]

Свинец располагается в группе IIб Периодической системы и является халькофильным элементом. Наиболее распространенный его минерал - галенит PbS. Однако свинец может проявлять и литофильные свойства. Благодаря большому ионному радиусу (R_Pb²⁺ = 1,20 Å), он может замещать калий (R_K⁺ = 1,33 Å) в калиевых полевых шпатах и кальций (R_Ca²⁺ = 0,99 Å) в плагиоклазах. Первый вариант предпочтительнее. Свинец не может входить в решетки циркона, урановых и ториевых минералов в связи с большой разницей зарядов ионов и разницей ионных радиусов. Свинец, содержащийся в неизмененных позднейшими процессами минералах этих элементов, в основном радиогенного происхождения.