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錒(a)（Actinium），一(yi)種天然放射(she)性(xing)元素(su)，化學(xue)符號Ac，原子序數89，原子相對(dui)質量227.0278，屬錒(a)系元素(su)，為銀白色金屬。其(qi)英文名來源于希臘文aktis（射(she)線）。1899年法國的A.一(yi)L.德比(bi)埃(ai)爾內從鈾礦渣中分離(li)出錒(a)。

已發(fa)現質量(liang)數209-232的(de)全部(bu)錒同位(wei)素，除(chu)錒227和錒228是(shi)天然(ran)放(fang)射性(xing)同位(wei)素外，其余都是(shi)通過人工核反應合成(cheng)的(de)。錒-227是(shi)錒-鈾放(fang)射性(xing)衰(shuai)變系的(de)衰(shuai)變產物，在(zai)鈾礦中賦存量(liang)為每(mei)噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒為(wei)銀白色(se)金屬，熔點1320K±50K，沸點3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金屬錒具有(you)面心立方晶格。錒原(yuan)子(zi)的外電子(zi)層(ceng)構(gou)型為(wei)（Rn）6d7s。錒的氧(yang)化(hua)態(tai)為(wei)+3。它的化(hua)學性質與(yu)鑭(lan)(lan)和釔十(shi)分相似(si)。錒的氟化(hua)物、氫氧(yang)化(hua)物、碳酸(suan)鹽、磷酸(suan)鹽和草(cao)酸(suan)鹽不溶于水。示蹤量的錒常用氟化(hua)鑭(lan)(lan)或(huo)草(cao)酸(suan)鑭(lan)(lan)共沉淀載帶。用離(li)子(zi)交換色(se)層(ceng)分離(li)（見稀土元素(su)色(se)層(ceng)分離(li)）或(huo)溶劑萃取法(fa)可使鑭(lan)(lan)系元素(su)與(yu)錒分離(li)。

由于(yu)鈾(you)礦(kuang)石中含有稀土元素，因此，從鈾(you)礦(kuang)石提(ti)取只能得到錒(a)的(de)(de)(de)濃(nong)縮物。在反應(ying)堆中用(yong)熱中子(zi)輻(fu)照鐳(lei)-226靶，由核反應(ying)可制(zhi)得高純度的(de)(de)(de)227Ac。用(yong)稀硝酸(suan)將輻(fu)照過的(de)(de)(de)鐳(lei)靶溶(rong)解(jie)，加(jia)入濃(nong)硝酸(suan)使鐳(lei)沉淀(dian)。過濾，濾液通過陰離(li)子(zi)交(jiao)換樹脂柱，使Ac與釷-228分離(li)。再(zai)用(yong)草酸(suan)鹽沉淀(dian)法提(ti)純錒(a)，于(yu)973K溫度下灼燒得到Ac2O3。比利時于(yu)20世紀70年代用(yong)這種方法，生產了約20g錒(a)-227。

歷史

錒227的半衰期為(wei)21.77年。它于1899年首先(xian)被(bei)法國(guo)科學家安德烈-德拜耳尼(ni)（André-Debierne）發(fa)現，隨(sui)后在1902年德國(guo)化(hua)學家弗雷(lei)德里奇-奧托-吉賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也獨立地發(fa)現了該元素。存(cun)在于瀝青鈾(you)(you)礦及其它含鈾(you)(you)礦物中。人工(gong)制備(bei)錒的數量(liang)極(ji)少，其在商業和(he)科學研究方面極(ji)為(wei)有限。其名字來自(zi)于希臘文“aktinos”，意為(wei)“射線”或“光束”。

1789年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)克(ke)拉普羅(luo)特（M.H.Klaproth）從瀝青鈾(you)礦中(zhong)發(fa)現(xian)鈾(you)，是錒(a)(a)系中(zhong)第一個被發(fa)現(xian)的(de)(de)元(yuan)素。1828年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)貝(bei)采利烏斯(si)（J.J.Berzelius）發(fa)現(xian)釷。鈾(you)和釷的(de)(de)發(fa)現(xian)為大部分其他(ta)錒(a)(a)系元(yuan)素的(de)(de)制取開辟了(le)(le)道路。1899年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)在居里實驗室工作的(de)(de)德(de)比(bi)爾(er)納（A.L.Debierne）發(fa)現(xian)錒(a)(a)，1902年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)蓋瑟爾(er)（F.Geisel）也獨立(li)發(fa)現(xian)了(le)(le)錒(a)(a)。1913年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)法揚斯(si)（K.Fajans）和格林（O.G?hring）發(fa)現(xian)了(le)(le)鏷的(de)(de)同位素234Pa，1917年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)哈恩（O.Hahn）和梅特勒（L.Meitner）發(fa)現(xian)了(le)(le)231Pa。1940年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)麥克(ke)米倫（E.M.McMillan）和艾(ai)貝(bei)爾(er)森（P.H.Abelson）用(yong)(yong)中(zhong)子(zi)輻照天然鈾(you)得(de)到(dao)(dao)镎。同年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)，西博格（G.T.Seaborg）等用(yong)(yong)氘(dao)核轟(hong)擊鈾(you)得(de)到(dao)(dao)钚(bu)(bu)(bu)。1944年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)他(ta)又利用(yong)(yong)钚(bu)(bu)(bu)同位素的(de)(de)中(zhong)子(zi)俘獲(huo)(huo)反應獲(huo)(huo)得(de)镅，用(yong)(yong)氦離(li)子(zi)轟(hong)擊钚(bu)(bu)(bu)同位素獲(huo)(huo)得(de)鋦(ju)，1949年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)湯普森（S.G.Thompson）等人(ren)用(yong)(yong)氦離(li)子(zi)轟(hong)擊241Am獲(huo)(huo)得(de)锫，1950年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)用(yong)(yong)氦離(li)子(zi)轟(hong)擊242Cm獲(huo)(huo)得(de)锎。吉(ji)奧(ao)索(suo)（A.Ghiorso）等人(ren)又于(yu)1952年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1953年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1955年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1958年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1961年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)分別獲(huo)(huo)得(de)锿、鐨、鍆(men)、锘和鐒。

當(dang)前世界(jie)錒(a)(a)系各種元素(su)的生產(chan)規模相差很大(da)；鈾的年產(chan)量以(yi)(yi)(yi)(yi)萬噸計，釷以(yi)(yi)(yi)(yi)千噸計，钚以(yi)(yi)(yi)(yi)噸計，镎(na)、鏷、镅以(yi)(yi)(yi)(yi)公斤計，錒(a)(a)、鏷、鋦、锎以(yi)(yi)(yi)(yi)克計，锎外錒(a)(a)系元素(su)以(yi)(yi)(yi)(yi)毫克甚至(zhi)以(yi)(yi)(yi)(yi)原子數(shu)計。中國已制得所有(you)的錒(a)(a)系元素(su)。

錒(a)系元素主要用作(zuo)核反應堆的(de)原料(liao)，便攜式的(de)γ或X射線源；鈾和钚(bu)等是制造(zao)核武器的(de)主要原料(liao)。

化學性質

錒在空氣(qi)中放置(zhi)緩慢(man)變(bian)成Ac2O3（三氧(yang)化(hua)二(er)錒）；錒具有(you)較強的堿性。錒的常見氧(yang)化(hua)態為+Ⅱ和+Ⅲ。

錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)：周期系(xi)ⅢB族中(zhong)原(yuan)子(zi)(zi)序(xu)數(shu)為89~103的(de)(de)15種(zhong)化學元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)統(tong)稱(cheng)。包括錒(a)（Ac）、釷（Th）、鏷(pu)（Pa）、鈾(you)（U）、镎（Np）、钚（Pu）、镅(mei)（Am）、鋦（Cm）、锫(pei)（Bk）、锎（Cf）、锿（Es）、鐨（Fm）、鍆（Md）、锘（No）、鐒(lao)（Lr），它(ta)們都是放(fang)射性(xing)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。鈾(you)以后的(de)(de)原(yuan)子(zi)(zi)序(xu)數(shu)為93~109的(de)(de)17種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)稱(cheng)為超(chao)鈾(you)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。前四種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)錒(a)、釷、鏷(pu)、鈾(you)存(cun)在于自然界中(zhong)，其余11種(zhong)全(quan)部(bu)用人工(gong)核反應(ying)合成。錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)原(yuan)子(zi)(zi)結構的(de)(de)特(te)點是：錒(a)以后的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)電(dian)子(zi)(zi)依(yi)次填(tian)充5f內(nei)電(dian)子(zi)(zi)層，它(ta)們的(de)(de)最外(wai)層的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)構型基本相(xiang)同，使錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)之(zhi)間的(de)(de)性(xing)質非常相(xiang)似，與鑭系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)一樣，錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)中(zhong)也(ye)存(cun)在著離子(zi)(zi)半徑收(shou)縮現象。

錒(a)(a)系(xi)元素(su)(su)都是金屬，與鑭系(xi)元素(su)(su)一樣(yang)，化學性(xing)(xing)質比(bi)較活潑。它們的(de)(de)氯(lv)化物(wu)、硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、硝酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、高氯(lv)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)可溶于(yu)水，氫氧(yang)化物(wu)、氟(fu)化物(wu)、硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、草酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)(yan)不溶于(yu)水。大多數錒(a)(a)系(xi)元素(su)(su)能(neng)形成配位化合物(wu)。α衰(shuai)變和自(zi)發裂變是錒(a)(a)系(xi)元素(su)(su)的(de)(de)重要(yao)核特性(xing)(xing)，隨著原子序(xu)數的(de)(de)增(zeng)大，半衰(shuai)期(qi)依次(ci)縮短(duan)，鈾(you)238的(de)(de)半衰(shuai)期(qi)為(wei)4.468×10?年；鐒(lao)260的(de)(de)半衰(shuai)期(qi)只有(you)3分(fen)鐘。錒(a)(a)系(xi)元素(su)(su)的(de)(de)毒性(xing)(xing)和輻(fu)射（特別是吸(xi)入(ru)人體內的(de)(de)α輻(fu)射體）的(de)(de)危害較大，必須在有(you)防護措(cuo)施(shi)的(de)(de)密閉工作(zuo)(zuo)箱中操作(zuo)(zuo)這些物(wu)質。

在人工合成(cheng)的(de)(de)錒系元素中(zhong)，只(zhi)有钚(bu)、镎、镅、鋦的(de)(de)年(nian)產量(liang)達(da)千(qian)克級以上，锎(kai)僅為克量(liang)級，锿以后(hou)的(de)(de)元素量(liang)極少，半衰(shuai)期很短，僅用(yong)于研究。用(yong)途比較多的(de)(de)只(zhi)限于鈾和釷(tu)，钚(bu)在某些情況下用(yong)作核燃料。

已知的(de)錒(a)化(hua)(hua)合(he)物(wu)十分(fen)少，主(zhu)要有三氟化(hua)(hua)錒(a)（Ac F3）、三氯化(hua)(hua)錒(a)（Ac Cl3）、三溴化(hua)(hua)錒(a)（Ac Br3）、氟氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)（Ac OF）、氯氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)（Ac OCl）、溴氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)（Ac OBr）、三硫(liu)化(hua)(hua)二錒(a)（Ac2S3）、氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)（Ac2O3）和磷酸錒(a)（Ac PO4）等。除(chu)Ac PO4以(yi)外(wai)，這些化(hua)(hua)合(he)物(wu)中Ac都以(yi)+3氧(yang)化(hua)(hua)態存在(zai)，且都有相對應(ying)的(de)鑭(lan)化(hua)(hua)合(he)物(wu)。對應(ying)的(de)鑭(lan)和錒(a)化(hua)(hua)合(he)物(wu)在(zai)晶格常數上的(de)差異不超過百分(fen)之十。

物理性質

錒(a)(a)為銀(yin)白(bai)色(se)金屬，能在(zai)暗處(chu)發光(guang)(guang)；熔(rong)點1050℃沸點3200℃密度10.07克(ke)/厘米3，面心立方晶格。錒(a)(a)化(hua)學(xue)性(xing)質活潑(po)，與鑭和釔(yi)十分相似，可直接與多種非(fei)金屬元素直接反應；錒(a)(a)有(you)較強的(de)堿性(xing)。錒(a)(a)的(de)剪切(qie)模量估(gu)計與鉛的(de)相近。錒(a)(a)的(de)放(fang)射性(xing)很強，它放(fang)射出的(de)高(gao)能粒子足以將周圍的(de)空氣電解，從而發出暗藍色(se)的(de)光(guang)(guang)錒(a)(a)主(zhu)要用(yong)做航天器中(zhong)的(de)熱源。錒(a)(a)系(xi)元素都(dou)有(you)放(fang)射性(xing)。

原子屬性

原子(zi)量 227.0278 原子(zi)量單位

原子半(ban)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(dian)子(zi)排布(bu) [氡]6d17s2

電子在每能級(ji)的排(pai)布 2，8，18，32，18，9，2

氧(yang)化價（氧(yang)化物） 3（兩性的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質狀態 固態、放(fang)射性

熔點 1323 K（1050 °C）

沸點(dian) 3473 K （3200 °C）

摩爾體積(ji) 22.55×10-6m3/mol

汽化熱 無數據

熔(rong)化熱 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）

比熱 無數據

電導率 無數據

熱導(dao)率 12 W/（m·K）

第一電離能 499 kJ/mol

第二電離能(neng) 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在自(zi)然(ran)界，錒(a)存在于鈾礦石中，由(you)鈾衰變而來，三個(ge)天(tian)然(ran)放射系(xi)(xi)中有錒(a)的兩個(ge)同(tong)位素227Ac及228Ac，分別(bie)存在于錒(a)系(xi)(xi)及釷系(xi)(xi)中，是錒(a)所(suo)有同(tong)位素中唯一的兩個(ge)天(tian)然(ran)放射性核素，如圖《錒(a)系(xi)(xi)衰變鏈(lian)》所(suo)示。

在(zai)提取(qu)高放射(she)純度(du)227Ac的(de)(de)過程中，如果所用(yong)鈾礦石含有釷也(ye)(ye)即含有228Ac，由于228Ac的(de)(de)半衰(shuai)期僅為(wei)6.15h，極易轉變(bian)成228Th（Th228T?=1.9131a），在(zai)除去Th的(de)(de)時候，一定程度(du)上(shang)可(ke)以認為(wei)228Ac也(ye)(ye)被除去，即使(shi)還(huan)有少(shao)量228Ac存在(zai)，經過不(bu)長的(de)(de)時間后，也(ye)(ye)會衰(shuai)變(bian)完，并不(bu)會對227Ac的(de)(de)放射(she)性(xing)純度(du)造(zao)成太大的(de)(de)影(ying)響，也(ye)(ye)不(bu)會造(zao)成228Ac的(de)(de)濃集，因而造(zao)成220Rn對219Rn射(she)氣純度(du)的(de)(de)影(ying)響。

用途

錒系(xi)元(yuan)素的(de)(de)用(yong)(yong)途越來(lai)越廣(guang)，鈾(you)-233、鈾(you)-235和钚(bu)-239是核(he)反應(ying)堆和核(he)電站(zhan)用(yong)(yong)的(de)(de)燃料(liao)，錒—227、鋦—244和钚(bu)—238等則用(yong)(yong)作(zuo)宇航(hang)飛行(xing)器的(de)(de)熱源。雖然錒天然存在于鈾(you)礦里，但含量極低。當人們真(zhen)正需要一(yi)些(xie)錒的(de)(de)時(shi)候，可以用(yong)(yong)以下方法(fa)來(lai)生產(chan)：在核(he)反應(ying)堆中用(yong)(yong)中子轟擊(ji)鐳-225，將它(ta)轉化(hua)為鐳-227，后者會以42分鐘的(de)(de)半(ban)衰(shuai)期衰(shuai)變為錒的(de)(de)長壽命同位素錒-227。