鈾與釷的化學（uranium and thorium chemistry）

鈾和釷是你真能從地下大量挖出的兩種錒系元素——兩者在地殼中都比銀或汞更常見——因此它們也是化學最為人理解、用得最多的兩個。早在有人劈開原子之前很久，鈾鹽就把玻璃染成發亮的黃綠色，氧化釷則做出煤氣燈那耀眼潔白的燈罩。它們的化學是錒系實用的核心。

釷是兩者中較簡單的一個。它可觸及的電子給了它一個佔主導的狀態，Th(IV)：在溶液中它是又大又硬的 Th4+ 離子，其標誌性化合物是二氧化釷 ThO2，一種極耐火的白色固體，熔點在 3000 攝氏度以上。在這種單一價態的簡單裡，釷的表現有點像一個很大的第四族金屬。鈾則更豐富。它的 5f 和 6d 電子足夠可觸及，給出 +3 到 +6 的範圍，但其化學由兩個物種主導：鈾(IV)，綠色的 U4+ 離子；以及作為線形鈾醯離子 UO2-2+ 的鈾(VI)，這是個極穩定的陽離子，其中鈾與兩個軸向的氧雙鍵相連，並在「腰部」周圍再結合配體。鈾醯鹽呈黃色，以螢光著稱，而六氟化鈾 UF6——一種在室溫附近就昇華為氣體的固體——正是鈾濃縮所依賴的那個揮發性化合物。

這正是無機化學與核燃料循環交匯之處。開採出的鈾經硝酸鈾醯提純，轉化為 UF6 用於同位素濃縮，再轉化為二氧化鈾 UO2 燃料芯塊；二氧化釷則是各種擬議的釷反應堆燃料的基礎。誠實的提醒有兩條。其一，鈾和釷有弱放射性且有化學毒性，因此即便撇開裂變不談，它們的化合物也需要小心對待。其二，儘管鈾可達 +6，別把它想像成又一個靈活的過渡金屬——它的高價化學由那一個奇特的鈾醯單元主導，這一結構母題在週期表別處幾無可與匹敵者。