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錒（Actinium），一種(zhong)天然放射性元(yuan)素，化學符號Ac，原子(zi)序數89，原子(zi)相對質量227.0278，屬錒系元(yuan)素，為銀白色金(jin)屬。其英(ying)文名(ming)來源于(yu)希臘文aktis（射線）。1899年法國(guo)的A.一L.德比埃(ai)爾內從鈾礦渣中分(fen)離(li)出錒。

已發現質量(liang)數209-232的全部錒(a)同位素，除(chu)錒(a)227和錒(a)228是(shi)天(tian)然放射性(xing)同位素外，其余都(dou)是(shi)通過人工核反應合成(cheng)的。錒(a)-227是(shi)錒(a)-鈾放射性(xing)衰(shuai)變系(xi)的衰(shuai)變產物，在鈾礦中賦存(cun)量(liang)為每(mei)噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒為(wei)(wei)銀白(bai)色金屬(shu)，熔點1320K±50K，沸點3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金屬(shu)錒具有面(mian)心立方晶格。錒原子(zi)的外電子(zi)層(ceng)構型為(wei)(wei)（Rn）6d7s。錒的氧化(hua)態為(wei)(wei)+3。它(ta)的化(hua)學(xue)性質與(yu)鑭和釔十分(fen)相似。錒的氟化(hua)物、氫氧化(hua)物、碳酸鹽(yan)(yan)、磷酸鹽(yan)(yan)和草酸鹽(yan)(yan)不溶于水。示蹤(zong)量的錒常用(yong)氟化(hua)鑭或(huo)草酸鑭共沉淀(dian)載帶。用(yong)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)色層(ceng)分(fen)離(li)（見(jian)稀土元(yuan)素色層(ceng)分(fen)離(li)）或(huo)溶劑萃(cui)取(qu)法可(ke)使鑭系元(yuan)素與(yu)錒分(fen)離(li)。

由于鈾(you)礦(kuang)石中含有(you)稀土元素，因(yin)此，從鈾(you)礦(kuang)石提(ti)取(qu)只能得到(dao)錒(a)的(de)濃縮物。在反(fan)應堆中用(yong)熱中子(zi)輻(fu)(fu)照(zhao)鐳-226靶，由核反(fan)應可制得高(gao)純(chun)度的(de)227Ac。用(yong)稀硝酸將輻(fu)(fu)照(zhao)過(guo)的(de)鐳靶溶解(jie)，加入濃硝酸使鐳沉淀。過(guo)濾，濾液(ye)通過(guo)陰離(li)子(zi)交(jiao)換樹脂柱(zhu)，使Ac與釷(tu)-228分(fen)離(li)。再用(yong)草酸鹽(yan)沉淀法提(ti)純(chun)錒(a)，于973K溫度下灼燒得到(dao)Ac2O3。比利時(shi)于20世紀70年(nian)代用(yong)這(zhe)種方法，生產了約20g錒(a)-227。

歷史

錒(a)227的半(ban)衰期為21.77年(nian)(nian)。它于1899年(nian)(nian)首先被法國(guo)(guo)科(ke)學家安德(de)烈-德(de)拜耳(er)尼（André-Debierne）發(fa)現，隨后在1902年(nian)(nian)德(de)國(guo)(guo)化學家弗雷德(de)里奇-奧(ao)托-吉(ji)賽爾(er)（Friedrich-Otto-Giesel）也獨立地發(fa)現了(le)該(gai)元素(su)。存在于瀝(li)青鈾礦及其(qi)它含鈾礦物中。人工制備(bei)錒(a)的數量極少(shao)，其(qi)在商業和科(ke)學研究方面極為有限。其(qi)名字來自于希(xi)臘文(wen)“aktinos”，意(yi)為“射線(xian)”或“光束”。

1789年(nian)(nian)克(ke)拉普(pu)羅特(te)（M.H.Klaproth）從瀝青鈾(you)礦中(zhong)發(fa)(fa)現(xian)鈾(you)，是錒(a)(a)系(xi)中(zhong)第一個被發(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)元素。1828年(nian)(nian)貝采利烏斯（J.J.Berzelius）發(fa)(fa)現(xian)釷(tu)(tu)。鈾(you)和釷(tu)(tu)的(de)(de)發(fa)(fa)現(xian)為大部分其他錒(a)(a)系(xi)元素的(de)(de)制取(qu)開辟了道路。1899年(nian)(nian)在居里實驗室工作(zuo)的(de)(de)德比爾納（A.L.Debierne）發(fa)(fa)現(xian)錒(a)(a)，1902年(nian)(nian)蓋瑟爾（F.Geisel）也獨立發(fa)(fa)現(xian)了錒(a)(a)。1913年(nian)(nian)法(fa)揚斯（K.Fajans）和格林（O.G?hring）發(fa)(fa)現(xian)了鏷的(de)(de)同(tong)位素234Pa，1917年(nian)(nian)哈恩（O.Hahn）和梅特(te)勒（L.Meitner）發(fa)(fa)現(xian)了231Pa。1940年(nian)(nian)麥克(ke)米倫（E.M.McMillan）和艾貝爾森（P.H.Abelson）用(yong)中(zhong)子(zi)(zi)輻照天(tian)然鈾(you)得(de)(de)到(dao)镎。同(tong)年(nian)(nian)，西博格（G.T.Seaborg）等(deng)用(yong)氘核(he)轟擊(ji)鈾(you)得(de)(de)到(dao)钚(bu)。1944年(nian)(nian)他又(you)利用(yong)钚(bu)同(tong)位素的(de)(de)中(zhong)子(zi)(zi)俘(fu)獲(huo)反應獲(huo)得(de)(de)镅，用(yong)氦離子(zi)(zi)轟擊(ji)钚(bu)同(tong)位素獲(huo)得(de)(de)鋦，1949年(nian)(nian)湯(tang)普(pu)森（S.G.Thompson）等(deng)人(ren)用(yong)氦離子(zi)(zi)轟擊(ji)241Am獲(huo)得(de)(de)锫，1950年(nian)(nian)用(yong)氦離子(zi)(zi)轟擊(ji)242Cm獲(huo)得(de)(de)锎。吉奧(ao)索（A.Ghiorso）等(deng)人(ren)又(you)于(yu)1952年(nian)(nian)、1953年(nian)(nian)、1955年(nian)(nian)、1958年(nian)(nian)、1961年(nian)(nian)分別獲(huo)得(de)(de)锿、鐨、鍆、锘和鐒(lao)。

當前世(shi)界(jie)錒(a)系各種元素的(de)生產規模相差很大；鈾的(de)年產量以(yi)(yi)萬噸(dun)計(ji)，釷以(yi)(yi)千噸(dun)計(ji)，钚(bu)以(yi)(yi)噸(dun)計(ji)，镎、鏷(pu)、镅以(yi)(yi)公斤計(ji)，錒(a)、鏷(pu)、鋦、锎以(yi)(yi)克計(ji)，锎外錒(a)系元素以(yi)(yi)毫(hao)克甚至以(yi)(yi)原子數(shu)計(ji)。中國已制得所有的(de)錒(a)系元素。

錒系元素主(zhu)要(yao)用作核反應堆的(de)原料，便(bian)攜式的(de)γ或X射線源(yuan)；鈾和钚等是制(zhi)造核武器的(de)主(zhu)要(yao)原料。

化學性質

錒(a)(a)在空氣中放置緩慢變成Ac2O3（三氧化(hua)二錒(a)(a)）；錒(a)(a)具有較強(qiang)的堿性(xing)。錒(a)(a)的常(chang)見氧化(hua)態為(wei)+Ⅱ和+Ⅲ。

錒(a)(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)：周期系ⅢB族(zu)中原(yuan)子(zi)序數為(wei)89~103的(de)(de)(de)(de)(de)15種(zhong)化學(xue)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)統(tong)稱。包(bao)括(kuo)錒(a)(a)（Ac）、釷（Th）、鏷（Pa）、鈾(you)（U）、镎（Np）、钚（Pu）、镅（Am）、鋦（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿(ai)（Es）、鐨（Fm）、鍆（Md）、锘（No）、鐒（Lr），它們都是(shi)放射性元(yuan)素(su)(su)(su)。鈾(you)以(yi)(yi)后的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)子(zi)序數為(wei)93~109的(de)(de)(de)(de)(de)17種(zhong)元(yuan)素(su)(su)(su)稱為(wei)超鈾(you)元(yuan)素(su)(su)(su)。前四種(zhong)元(yuan)素(su)(su)(su)錒(a)(a)、釷、鏷、鈾(you)存在于自然界中，其余11種(zhong)全部用人工(gong)核反應合成。錒(a)(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)原(yuan)子(zi)結構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)特點是(shi)：錒(a)(a)以(yi)(yi)后的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)電子(zi)依(yi)次填充5f內電子(zi)層，它們的(de)(de)(de)(de)(de)最外層的(de)(de)(de)(de)(de)電子(zi)構(gou)型基本相同，使錒(a)(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)(de)性質非常相似(si)，與(yu)鑭系元(yuan)素(su)(su)(su)一樣，錒(a)(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)中也存在著離子(zi)半徑收縮(suo)現象。

錒系元(yuan)(yuan)素(su)都是金(jin)屬(shu)，與(yu)鑭系元(yuan)(yuan)素(su)一樣，化(hua)學(xue)性(xing)質比(bi)較(jiao)活潑。它(ta)們的(de)(de)氯(lv)化(hua)物(wu)、硫酸(suan)鹽、硝酸(suan)鹽、高氯(lv)酸(suan)鹽可溶于(yu)水，氫氧化(hua)物(wu)、氟化(hua)物(wu)、硫酸(suan)鹽、草酸(suan)鹽不溶于(yu)水。大多數(shu)錒系元(yuan)(yuan)素(su)能(neng)形成配(pei)位化(hua)合物(wu)。α衰(shuai)(shuai)變(bian)和(he)自發裂變(bian)是錒系元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)重要(yao)核特(te)性(xing)，隨著原子序數(shu)的(de)(de)增大，半衰(shuai)(shuai)期(qi)依次縮短(duan)，鈾238的(de)(de)半衰(shuai)(shuai)期(qi)為(wei)4.468×10?年；鐒260的(de)(de)半衰(shuai)(shuai)期(qi)只有3分鐘。錒系元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)毒性(xing)和(he)輻射（特(te)別是吸(xi)入人體內(nei)的(de)(de)α輻射體）的(de)(de)危害較(jiao)大，必須在有防護措施的(de)(de)密(mi)閉(bi)工(gong)作(zuo)箱中(zhong)操(cao)作(zuo)這(zhe)些物(wu)質。

在人工合成的(de)(de)錒(a)系(xi)元素(su)中，只有(you)钚、镎、镅、鋦的(de)(de)年產量(liang)達(da)千克(ke)(ke)級(ji)以上，锎僅(jin)為克(ke)(ke)量(liang)級(ji)，锿(ai)以后的(de)(de)元素(su)量(liang)極少，半(ban)衰期很(hen)短，僅(jin)用于研(yan)究。用途(tu)比(bi)較多的(de)(de)只限于鈾和釷，钚在某些情況下用作核(he)燃料(liao)。

已(yi)知的(de)(de)錒(a)(a)化(hua)(hua)合物(wu)十分少，主(zhu)要有(you)三(san)氟化(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac F3）、三(san)氯(lv)化(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac Cl3）、三(san)溴(xiu)化(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac Br3）、氟氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac OF）、氯(lv)氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac OCl）、溴(xiu)氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac OBr）、三(san)硫化(hua)(hua)二錒(a)(a)（Ac2S3）、氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac2O3）和磷酸(suan)錒(a)(a)（Ac PO4）等(deng)。除Ac PO4以(yi)外，這些化(hua)(hua)合物(wu)中(zhong)Ac都以(yi)+3氧(yang)化(hua)(hua)態存(cun)在，且都有(you)相對應的(de)(de)鑭化(hua)(hua)合物(wu)。對應的(de)(de)鑭和錒(a)(a)化(hua)(hua)合物(wu)在晶(jing)格常數上的(de)(de)差異不超過百分之十。

物理性質

錒(a)為銀白色金屬(shu)，能在暗(an)處發光；熔點(dian)(dian)1050℃沸點(dian)(dian)3200℃密度10.07克/厘米3，面心立(li)方晶格。錒(a)化學性質活(huo)潑(po)，與(yu)鑭和釔十(shi)分相似，可直接與(yu)多(duo)種(zhong)非金屬(shu)元(yuan)素(su)(su)直接反應；錒(a)有(you)較(jiao)強的(de)(de)堿性。錒(a)的(de)(de)剪切模量估計與(yu)鉛的(de)(de)相近。錒(a)的(de)(de)放(fang)射(she)性很(hen)強，它放(fang)射(she)出的(de)(de)高能粒(li)子(zi)足(zu)以將(jiang)周圍的(de)(de)空氣(qi)電解，從而發出暗(an)藍色的(de)(de)光錒(a)主要用做航(hang)天(tian)器中的(de)(de)熱源。錒(a)系元(yuan)素(su)(su)都有(you)放(fang)射(she)性。

原子屬性

原(yuan)子(zi)量(liang) 227.0278 原(yuan)子(zi)量(liang)單(dan)位

原(yuan)子(zi)半徑（計算值） 195（無數據）pm

共價半徑 無數據

范德華半徑 無數據

價(jia)電子排布 [氡]6d17s2

電(dian)子在每能級的排布(bu) 2，8，18，32，18，9，2

氧(yang)化(hua)價（氧(yang)化(hua)物） 3（兩性的(de)）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質(zhi)狀態 固態、放射性

熔點(dian) 1323 K（1050 °C）

沸點 3473 K （3200 °C）

摩爾體(ti)積 22.55×10-6m3/mol

汽化熱 無數據

熔(rong)化熱(re) 62 kJ/mol

蒸氣壓 無數據

聲速 無數據

其他性質

電負性 1.1（鮑林標度(du)）

比熱 無數據

電導率 無數據

熱(re)導(dao)率(lv) 12 W/（m·K）

第一電離能(neng) 499 kJ/mol

第二電離能(neng) 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在(zai)(zai)自然(ran)界，錒(a)存(cun)在(zai)(zai)于鈾(you)礦(kuang)石中，由鈾(you)衰變而來，三個(ge)天然(ran)放射系(xi)中有錒(a)的(de)(de)兩個(ge)同位素(su)(su)227Ac及(ji)228Ac，分別存(cun)在(zai)(zai)于錒(a)系(xi)及(ji)釷(tu)系(xi)中，是錒(a)所有同位素(su)(su)中唯一的(de)(de)兩個(ge)天然(ran)放射性核素(su)(su)，如圖《錒(a)系(xi)衰變鏈》所示。

在提取高(gao)放射純(chun)度(du)227Ac的(de)(de)過程中，如果所用鈾礦(kuang)石(shi)含(han)有(you)釷也(ye)即(ji)含(han)有(you)228Ac，由(you)于(yu)228Ac的(de)(de)半衰(shuai)期僅為6.15h，極易轉變成(cheng)(cheng)228Th（Th228T?=1.9131a），在除去Th的(de)(de)時候(hou)，一定程度(du)上可(ke)以認為228Ac也(ye)被除去，即(ji)使還有(you)少量(liang)228Ac存在，經過不長的(de)(de)時間后，也(ye)會衰(shuai)變完(wan)，并不會對(dui)227Ac的(de)(de)放射性純(chun)度(du)造成(cheng)(cheng)太大的(de)(de)影(ying)響(xiang)，也(ye)不會造成(cheng)(cheng)228Ac的(de)(de)濃集(ji)，因(yin)而(er)造成(cheng)(cheng)220Rn對(dui)219Rn射氣純(chun)度(du)的(de)(de)影(ying)響(xiang)。

用途

錒(a)系(xi)元素(su)的用途越(yue)來越(yue)廣，鈾(you)-233、鈾(you)-235和钚-239是核反應堆(dui)和核電(dian)站用的燃料，錒(a)—227、鋦(ju)—244和钚—238等(deng)則用作(zuo)宇航飛行器(qi)的熱源。雖然錒(a)天(tian)然存(cun)在于鈾(you)礦(kuang)里，但含(han)量極低。當(dang)人(ren)們(men)真正需要一些錒(a)的時候，可以(yi)用以(yi)下(xia)方法來生產：在核反應堆(dui)中(zhong)用中(zhong)子(zi)轟擊鐳-225，將它轉化為(wei)鐳-227，后者會以(yi)42分鐘的半衰期衰變為(wei)錒(a)的長壽命同位(wei)素(su)錒(a)-227。