性质钍232是天然放射性衰变系钍系的始祖核素，经过α、β-衰变，最终转变为稳定的铅208。钍232的热中子俘获截面为7.0靶恩，它俘获中子后，经核反应，最后转变为核燃料铀233。钍同位素的主要核性质见表钍同位素的主要核性质。
钍的熔点为1750℃，沸点约4790℃，密度11.72克／厘米3，在1345℃时为面心立方晶格，1345～1755℃时为体心立方晶格。纯金属钍质软，易于进行冲压、锻造、轧制、拉伸等。钍原子的电子构型为（Rn）5f06d27s2，氧化态为＋4、＋3，化学性质活泼。除惰性气体外，钍与所有非金属元素作用，生成二元化合物。
例如，致密状钍放置空气中，在常温下会缓慢氧化，生成一层灰色或黑色的氧化膜，随着温度升高，反应加快；粉末状钍在空气中能自燃，生成二氧化钍，因而必须保存在惰性气氛中，大量保存粉末状钍是危险的。钍在较高温度下能与氢、氮、碳、硅、硫等作用。钍与卤族元素作用，生成相应的四卤化物，其稳定性随卤族元素的原子量增加而降低。
在室温下水对致密状钍侵蚀极慢，沸腾的蒸馏水使钍表面生成氧化膜，温度高于170℃时，钍在水中严重受到侵蚀，部分发生破裂，350℃时，侵蚀很快，生成二氧化钍，放出氢，部分氢又被吸收而生成氢化钍，更加快了侵蚀。金属钍不溶于乙酸，微溶于硝酸、硫酸或氢氟酸中。钍可溶解于盐酸和王水，在有少量氟离子（0.01～0.03摩／升）存在时，硝酸能很快溶解钍，碱液对钍作用微弱。
钍在水溶液中以＋4价离子或络合离子状态存在。钍离子能与所有阴离子络合，生成一系列络合离子或复盐，如碱金属M的络合碳酸盐、硫酸复盐、草酸络合物等。利用这种性质可以把钍与某些杂质分开。从含钍溶液中，可以沉淀出溶解度小的氢氧化钍、过氧化钍、碱式碳酸钍、草酸钍、硫酸钍复盐、四氟化钍或钍的磷酸盐等。也可以从钍溶液中结晶析出含结晶水的硝酸钍、硫酸钍或四氯化钍。
多种钍化合物同有机萃取剂能形成相应的络合物，如硝酸钍与磷酸三丁酯（TBP）形成、硫酸钍与伯胺形成、四氯化钍与三辛基氧膦形成等。利用这种性质可以从含钍溶液中提取或提纯钍。
钍与一系列金属生成合金，例如钍镁合金、钍锌合金、钍汞合金、钍镍合金等。
应用钍及其化合物在核能、航空和航天、冶金、化工、石油、电子工业等部门有重要用途。钍232吸收中子后转变为铀233，是潜在的核能源。装入反应堆中的钍有二氧化钍、碳化钍、四氟化钍和金属钍等形式。
含钍3％左右的钍镁合金的重量轻，可加工性能好，在赤热温度下具有很高的机械强度，其适用温度范围为25℃～460℃，是制造高速飞机和火箭的主要结构材料。在金属镍中加入2％的二氧化钍后，则在温度高达1330℃时，仍具有很高的机械强度和抗腐蚀性能，是制造超音速飞机和宇宙飞行器的良好外壳材料，也是制造喷气式发动机的良好材料。在金属钴、钼或不锈钢中加入二氧化钍，能使这些金属在高温下具有高的机械强度。
含1％二氧化铈的二氧化钍在灼热时能发出耀眼的光芒，最早用于制造汽灯纱罩。二氧化钍熔点高（3220℃），很稳定，是理想的耐火材料，可制作磁控管阴极镀层、多孔隔膜、坩埚和熔盐容器。二氧化钍在石油和化学工业中，可用作催化剂。
钍的电子逸出功小，电子发射性能好，可制作电子放电管、电子计算机的记忆元件、光敏薄膜、燃料电池元件、辐射探测器、光电池等。金属钨中加入0.8％～1.2％的二氧化钍，可提高钨的再结晶温度和改善热电子发射性能，适用于制造电子管和X射线管；用它作电弧炉的非自耗电极材料时，比纯钨电极的功率消耗低，电弧稳定；用它制作白炽灯丝，可以延长灯泡的使用寿命。四氟化钍用于制造特种光学玻璃；金属钍在真空管中用作吸气剂。
毒性钍是高毒性元素，主要积蓄于肝、骨髓、脾和淋巴结，其次是骨骼、肾等脏器中。急性中毒主要是钍化合物的化学毒性所致，慢性中毒则由钍及其子体的辐射作用引起。天然钍在放射性工作场所空气中的最大容许浓度为7.4×10-5贝可／升，在露天水源中的限制浓度为3.7×10-1贝可／升。
镤是一种天然放射性元素，化学符号Pa，原子序数91，原子量231.03588，属锕系元素。以希腊文protos（前）加上actinium（锕）而命名。
发现1913年K.法扬斯等发现短半衰期的镤同位素镤234，它是铀镭放射性衰变系的成员。1917年F.索迪和J.格兰斯通、O.哈恩和L.迈特纳各自独立发现长半衰期的镤同位素镤231，它是锕铀系的成员。
存在已发现质量数在215和238之间的21个镤同位素，除镤231、镤234是天然放射性同位素外，其余都是通过人工核反应合成的。镤同位素中镤231的半衰期最长、丰度最大，存在于所有含铀矿石中，放射性平衡时，镤、铀的重量比为2.7×10-7∶1。镤234尚有同质异能素234Pam（半衰期11.7分），也是铀镭系的成员，996％的铀238通过234Pam而衰变成铀234。镤233是钍增殖堆中从钍232生产铀233的中间产物。在能源技术中具有重要意义。
性质镤为灰色金属。金属镤属四方晶格。在空气中稳定，熔点低于1600℃，密度15.37克／厘米3。镤原子的电子构型（Rn）5f26d17s2有＋5、＋3和＋4三种氧化态。五价镤的化学性质与铌、钽相似，例如卤化物PaF5、PaCl5、PaBr5、PaI5与相应的铌、钽卤化物性质相近；但氧化物Pa2O5的酸性比Ta2O5弱。五价镤的化合物极易水解，只有几种络合阴离子如Pa2F2-7等对水解是稳定的。Pa2O5不溶于硫酸、盐酸和硝酸，易溶于浓氢氟酸中，生成络合阴离子Pa2F2-7。多数五价镤的化合物和溶液无色，但与丹宁酸形成黄色络合物，与铜铁试剂和焦性没食子酸生成牢固的有色络合物。用铬（Ⅱ）或锌汞齐可将溶液中的镤（Ⅴ）还原为镤（Ⅳ）。溶液中的镤（Ⅳ）与空气接触，易被氧化为镤（Ⅴ）。镤（Ⅳ）的化合物有颜色，例如四氯化镤为黄绿色。
镤231是极毒的放射性核素，在人体中的最大容许积存量为0.5微克。
制取镤231的制备有两条途径：一是从铀工业的废渣直接提取；二是将天然放射性同位素钍230进反应堆辐照，由核反应制得。从矿渣中分离镤的化学过程复杂，一般须经多次溶剂萃取和离子交换分离操作。中国研究了从提镭后的矿渣中提取镤的流程：沥青铀矿经硝酸浸出铀、镭后，用氢氟酸处理，将渣中的镤浸出，再经过用苯基磷酸-2-乙基己基酯、三烷基氧膦－二甲苯、三脂肪胺－混合醇－磺化煤油三次萃取，以及通过201×7大孔阴离子交换树脂柱进行离子交换色谱分离，可以浓集和纯化镤。英国曾从铀精炼厂的“醚渣”中回收了125克纯度为99.9％的镤231。
铀一种天然放射性元素，化学符号U，原子序数92，原子量238.0289，属锕系元素，为银白色金属。它是最重要的核燃料。因纪念1781年发现的新行星Uranus（天王星）而命名。
发现铀是1789年德意志化学家克拉普罗特从沥青铀矿中发现的。克拉普罗特用硝酸处理沥青铀矿，得到黄色溶液，在加入碳酸钾中和时，析出黄色沉淀。他认为该沉淀是一种新元素的氧化物，并将此氧化物和碳在高温下加热，得到了一种表观象金属的物质。克拉普罗特认为这就是金属铀，实际上是铀的一种氧化物。1841年法国化学家佩利若用钾还原四氯化铀而制得金属铀。
存在已发现质量数在226和242之间的16个铀同位素，其中只有铀238、铀235、铀234是天然放射性同位素，其同位素的相对丰度（原子百分数）分别为99275、0720和0.005。铀在自然界分布很广，在地壳中铀的平均含量为（3～4）×10-4％，比汞、银、金、铋和镉的含量都高。在海水中铀的含量约为3.34微克／升，大部分的温泉、某些湖水、河水也含少量铀。自然界中重要的铀矿物和含铀矿物有沥青铀矿、钒钾铀矿、钙铀云母、晶质铀矿和铀石等。铀233是由钍232和中子进行反应后经β-衰变所得，是一种人工合成的核燃料。
性质以铀238和铀235为始祖核素分别组成两个天然放射性衰变系。铀238即铀Ⅰ，是铀镭系的始祖核素。铀235即锕铀（AcU），是锕铀系的始祖核素。
铀235是重要的天然铀同位素，是原始核燃料。它受到慢中子轰击发生裂变（裂变截面为583.54靶恩），并放出大量的能量。1千克铀235完全裂变的热量大约为2.2022×107千瓦。时。在放出能量的同时，还产生裂变产物（包括36种元素的300多种核素）。每个发生裂变的铀核平均放出约为2.5个中子（n），其过程为：235U＋n→FP＋2.5n＋E式中FP表示裂变产物，E为裂变释放的能量。铀235也能因快中子轰击而裂变，但裂变截面远小于慢中子的裂变截面。铀235还能自发裂变，其自发裂变半衰期为1.8×1017年。
铀238在慢中子作用下不裂变，但发生如下核反应：238U＋n→239U。
所产生的铀239半衰期为23.5分，经两次β-衰变而生成钚239：239Vβ-239Npβ-239Pv。
钚239易为慢中子所裂变，因此也是一种重要核燃料。铀238能自发裂变，其自发裂变半衰期为9.86×1015年。
铀234是铀238（铀Ⅰ）的衰变子体，故又称铀Ⅱ（UⅡ），它的核性质并无实际意义。
物理和化学性质金属铀的熔点为1132℃，沸点为3818℃，密度约19.05克／厘米3。金属铀有三种结晶变体，常温为α型，复杂立方晶格；667.7℃转变为β型，四方晶格；774.8℃转变为γ型，体心立方晶格。在温度低于0.68K时铀具有超导性。铀的热导率随温度升高而逐渐增加。金属铀具有延展性，但加工时又有硬化倾向，在α铀的温度范围内进行热处理，可消除硬化现象。其机械性能与纯度有关，如金属铀中含氢0.3～5ppm时就变脆。
铀原子的电子构型为（Rn）5f36d17s2，有＋3、＋4、＋5、＋6四种氧化态，以＋6氧化态最稳定。铀的化学性质活泼，能形成多种铀化合物。金属铀暴露在空气中，表面失去银白色光泽而生成致密的氧化膜，此氧化膜可防止金属进一步氧化。铀极易自燃，在空气或水中即自燃。铀能与铜、锌、汞、铝、钛、钨、钼、锰、铁、锆、铌等形成合金。铀也易与大多数非金属反应，在不同温度下，与氢、氟、氮反应，分别生成UH3、UF6和氮化物的混合物。铀与水蒸气反应生成氢化铀，部分氢化铀又进一步被水氧化生成UO。铀与碳在800℃～1000℃生成UC或UC2。
在水溶液中，四价和六价是铀常见的化合价。在酸性溶液中，六价铀以UO2＋2形式存在。不同价态的铀，在水溶液中，都具有特征的颜色：U3＋溶液呈玫瑰红色，U4＋呈绿色，UO2＋2呈黄绿色；五价铀在水溶液中很不稳定，其颜色不易确定。这几种离子的溶液各有特征吸收光谱，据此可以鉴定溶液中的铀的价态。铀盐在水溶液中易发生水解反应，产生氢离子。
制取一般情况下，常用金属镁或钙热还原四氟化铀，以制备金属铀。
应用铀自1789年发现后，在很长一段时间里，主要用于玻璃着色或作陶瓷的釉料，用量和经济价值都很小；自德国化学有O.哈恩等在1938年发现铀核裂变后，铀才成为引人注目的元素。
铀作为核燃料，在核反应堆中可释放巨大的能量，如在轻水反应堆中，1吨天然铀相当于15～17千吨煤，可发电45～50兆度；而在快中子增殖堆中，1吨天然铀约等于100万吨煤，可发电30亿度。核燃料还广泛用于交通运输工具的推进动力方面。核动力堆可装于潜艇、远洋货轮，其燃料负荷量和续航能力，都是一般燃料无法比拟的。铀作为核炸药，能用作核武器的装料。铀核裂变时产生300多种核素，这些核素及其射线在各方面的应用，为核能的和平利用开辟了另一个广阔的领域。
毒性铀属高毒性元素，铀（Ⅵ）主要蓄积在肾脏、骨骼中，铀（Ⅳ）主要蓄积在肝脏中。铀急性中毒会引起肾脏病变、中毒性肝炎和神经系统病变等；慢性中毒主要表现为肾脏病变。天然铀在放射性工作场所空气中的最大容许浓度为2×10-8克／升，在露天水源中的限制浓度为5×10-5克／升。