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錒(a)(a)（Actinium），一(yi)種天然放射性(xing)元素，化(hua)學符號Ac，原子序(xu)數(shu)89，原子相對質量227.0278，屬錒(a)(a)系元素，為銀白色金屬。其(qi)英文(wen)名來源于(yu)希(xi)臘(la)文(wen)aktis（射線）。1899年法國的A.一(yi)L.德(de)比埃爾(er)內從鈾礦渣中分離(li)出錒(a)(a)。

已(yi)發現質(zhi)量數209-232的全(quan)部錒同(tong)位素，除(chu)錒227和(he)錒228是天(tian)然放射性同(tong)位素外，其余都是通(tong)過人工核反應合(he)成的。錒-227是錒-鈾放射性衰(shuai)變系的衰(shuai)變產物，在鈾礦(kuang)中賦存量為(wei)每(mei)噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒(a)為(wei)銀白(bai)色金(jin)屬，熔點1320K±50K，沸(fei)點3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金(jin)屬錒(a)具有(you)面(mian)心立(li)方(fang)晶格。錒(a)原子的(de)外電子層(ceng)構型為(wei)（Rn）6d7s。錒(a)的(de)氧(yang)化(hua)態為(wei)+3。它(ta)的(de)化(hua)學(xue)性質與鑭和釔十分(fen)相(xiang)似。錒(a)的(de)氟化(hua)物(wu)、氫氧(yang)化(hua)物(wu)、碳酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽不溶于水。示蹤量的(de)錒(a)常用氟化(hua)鑭或草酸鑭共沉淀載帶。用離(li)子交換色層(ceng)分(fen)離(li)（見稀土元素(su)(su)色層(ceng)分(fen)離(li)）或溶劑萃(cui)取(qu)法可使鑭系(xi)元素(su)(su)與錒(a)分(fen)離(li)。

由(you)于(yu)(yu)鈾礦石中(zhong)(zhong)含有稀土元(yuan)素(su)，因此，從鈾礦石提(ti)取(qu)只能得(de)到錒的濃(nong)縮物(wu)。在反應堆(dui)中(zhong)(zhong)用(yong)(yong)熱中(zhong)(zhong)子輻(fu)照鐳-226靶(ba)，由(you)核反應可制得(de)高純度的227Ac。用(yong)(yong)稀硝(xiao)酸(suan)將輻(fu)照過的鐳靶(ba)溶解，加(jia)入濃(nong)硝(xiao)酸(suan)使鐳沉淀。過濾，濾液通過陰離子交(jiao)換樹(shu)脂柱，使Ac與釷(tu)-228分離。再(zai)用(yong)(yong)草(cao)酸(suan)鹽沉淀法提(ti)純錒，于(yu)(yu)973K溫(wen)度下灼燒得(de)到Ac2O3。比利(li)時(shi)于(yu)(yu)20世紀(ji)70年代用(yong)(yong)這(zhe)種方法，生產(chan)了約20g錒-227。

歷史

錒227的(de)半衰期為21.77年(nian)(nian)。它(ta)于1899年(nian)(nian)首(shou)先(xian)被(bei)法國(guo)科學(xue)(xue)家(jia)安德(de)烈-德(de)拜(bai)耳尼（André-Debierne）發現，隨后在(zai)1902年(nian)(nian)德(de)國(guo)化學(xue)(xue)家(jia)弗雷德(de)里奇-奧托-吉賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也(ye)獨立地發現了該元素。存在(zai)于瀝青鈾礦及其它(ta)含鈾礦物中(zhong)。人工制(zhi)備錒的(de)數量極(ji)少，其在(zai)商業和科學(xue)(xue)研(yan)究方面極(ji)為有(you)限。其名(ming)字來自于希(xi)臘文“aktinos”，意為“射線”或(huo)“光束”。

1789年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)克拉普(pu)羅(luo)特（M.H.Klaproth）從瀝青鈾(you)(you)礦(kuang)中(zhong)發(fa)(fa)現(xian)鈾(you)(you)，是錒(a)(a)系中(zhong)第一個(ge)被發(fa)(fa)現(xian)的元素。1828年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)貝采利烏斯（J.J.Berzelius）發(fa)(fa)現(xian)釷(tu)。鈾(you)(you)和釷(tu)的發(fa)(fa)現(xian)為大部(bu)分(fen)其他錒(a)(a)系元素的制取(qu)開辟了道路。1899年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)在(zai)居里實(shi)驗室工作的德比(bi)爾納（A.L.Debierne）發(fa)(fa)現(xian)錒(a)(a)，1902年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)蓋瑟爾（F.Geisel）也獨立發(fa)(fa)現(xian)了錒(a)(a)。1913年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)法揚斯（K.Fajans）和格林（O.G?hring）發(fa)(fa)現(xian)了鏷的同位素234Pa，1917年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)哈恩（O.Hahn）和梅特勒(le)（L.Meitner）發(fa)(fa)現(xian)了231Pa。1940年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)麥克米倫（E.M.McMillan）和艾貝爾森（P.H.Abelson）用(yong)(yong)(yong)中(zhong)子(zi)(zi)輻照天然鈾(you)(you)得到(dao)镎。同年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)，西博(bo)格（G.T.Seaborg）等用(yong)(yong)(yong)氘核轟(hong)擊鈾(you)(you)得到(dao)钚。1944年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)他又(you)利用(yong)(yong)(yong)钚同位素的中(zhong)子(zi)(zi)俘獲反應獲得镅，用(yong)(yong)(yong)氦(hai)離子(zi)(zi)轟(hong)擊钚同位素獲得鋦，1949年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)湯普(pu)森（S.G.Thompson）等人(ren)用(yong)(yong)(yong)氦(hai)離子(zi)(zi)轟(hong)擊241Am獲得锫，1950年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)用(yong)(yong)(yong)氦(hai)離子(zi)(zi)轟(hong)擊242Cm獲得锎。吉奧索（A.Ghiorso）等人(ren)又(you)于1952年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1953年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1955年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1958年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1961年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)分(fen)別獲得锿、鐨、鍆、锘(nuo)和鐒。

當(dang)前世界錒(a)(a)系(xi)各種元素(su)的(de)生(sheng)產規模相(xiang)差很(hen)大；鈾的(de)年產量以(yi)(yi)萬(wan)噸計(ji)，釷(tu)以(yi)(yi)千噸計(ji)，钚(bu)以(yi)(yi)噸計(ji)，镎、鏷、镅以(yi)(yi)公(gong)斤計(ji)，錒(a)(a)、鏷、鋦、锎(kai)以(yi)(yi)克計(ji)，锎(kai)外錒(a)(a)系(xi)元素(su)以(yi)(yi)毫克甚至以(yi)(yi)原子數計(ji)。中(zhong)國(guo)已制得(de)所有的(de)錒(a)(a)系(xi)元素(su)。

錒系元素主(zhu)要用作核(he)反應堆的原(yuan)料(liao)，便(bian)攜式的γ或X射線源；鈾(you)和钚等是制造(zao)核(he)武(wu)器的主(zhu)要原(yuan)料(liao)。

化學性質

錒(a)在空氣中放(fang)置緩慢變成Ac2O3（三氧化二錒(a)）；錒(a)具有較強的(de)堿(jian)性。錒(a)的(de)常見氧化態為(wei)+Ⅱ和+Ⅲ。

錒(a)(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)：周(zhou)期(qi)系(xi)ⅢB族中(zhong)(zhong)原子序數(shu)(shu)為89~103的(de)(de)15種化學(xue)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)統稱。包括錒(a)(a)（Ac）、釷(tu)（Th）、鏷（Pa）、鈾（U）、镎（Np）、钚（Pu）、镅（Am）、鋦（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿(ai)（Es）、鐨（Fm）、鍆（Md）、锘(nuo)（No）、鐒（Lr），它們都是放射性元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。鈾以(yi)后的(de)(de)原子序數(shu)(shu)為93~109的(de)(de)17種元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)稱為超鈾元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)。前四種元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)錒(a)(a)、釷(tu)、鏷、鈾存在于(yu)自然界中(zhong)(zhong)，其余11種全部用人(ren)工核(he)反應合成(cheng)。錒(a)(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)原子結(jie)構的(de)(de)特點是：錒(a)(a)以(yi)后的(de)(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)電子依次填充5f內電子層(ceng)，它們的(de)(de)最外層(ceng)的(de)(de)電子構型基本相(xiang)同，使(shi)錒(a)(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)之間的(de)(de)性質非常(chang)相(xiang)似，與鑭系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)一樣(yang)，錒(a)(a)系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)中(zhong)(zhong)也存在著離子半徑(jing)收縮現(xian)象。

錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)素都(dou)是金屬，與鑭系(xi)元(yuan)(yuan)素一樣，化(hua)學性(xing)質比較活潑。它們的(de)氯(lv)化(hua)物(wu)(wu)、硫酸(suan)鹽、硝酸(suan)鹽、高氯(lv)酸(suan)鹽可溶于水，氫氧化(hua)物(wu)(wu)、氟化(hua)物(wu)(wu)、硫酸(suan)鹽、草酸(suan)鹽不溶于水。大多數錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)素能形成配位化(hua)合物(wu)(wu)。α衰(shuai)(shuai)(shuai)變(bian)和自發裂(lie)變(bian)是錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)素的(de)重(zhong)要核特性(xing)，隨(sui)著原(yuan)子序(xu)數的(de)增大，半衰(shuai)(shuai)(shuai)期依次縮(suo)短，鈾(you)238的(de)半衰(shuai)(shuai)(shuai)期為4.468×10?年；鐒260的(de)半衰(shuai)(shuai)(shuai)期只有3分鐘。錒(a)系(xi)元(yuan)(yuan)素的(de)毒性(xing)和輻射(she)（特別是吸入人體內的(de)α輻射(she)體）的(de)危害較大，必須(xu)在(zai)有防護措施的(de)密閉(bi)工作箱中操作這(zhe)些(xie)物(wu)(wu)質。

在人工(gong)合成(cheng)的(de)(de)錒系元(yuan)素中，只(zhi)有钚(bu)、镎、镅、鋦的(de)(de)年產量(liang)(liang)達千克級以上，锎僅為克量(liang)(liang)級，锿以后(hou)的(de)(de)元(yuan)素量(liang)(liang)極少，半衰(shuai)期很短(duan)，僅用于研究。用途比較多(duo)的(de)(de)只(zhi)限于鈾和釷，钚(bu)在某些情況下(xia)用作核燃料。

已知的(de)錒(a)化(hua)合(he)物十分少，主要有三(san)(san)氟(fu)化(hua)錒(a)（Ac F3）、三(san)(san)氯(lv)化(hua)錒(a)（Ac Cl3）、三(san)(san)溴(xiu)化(hua)錒(a)（Ac Br3）、氟(fu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)錒(a)（Ac OF）、氯(lv)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)錒(a)（Ac OCl）、溴(xiu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)錒(a)（Ac OBr）、三(san)(san)硫化(hua)二錒(a)（Ac2S3）、氧(yang)(yang)(yang)化(hua)錒(a)（Ac2O3）和(he)磷酸錒(a)（Ac PO4）等。除Ac PO4以外，這些化(hua)合(he)物中Ac都以+3氧(yang)(yang)(yang)化(hua)態存(cun)在(zai)，且都有相對應(ying)的(de)鑭化(hua)合(he)物。對應(ying)的(de)鑭和(he)錒(a)化(hua)合(he)物在(zai)晶格常數上的(de)差(cha)異(yi)不超過百分之十。

物理性質

錒(a)(a)為(wei)銀白(bai)色金屬，能在暗(an)處發光；熔(rong)點1050℃沸點3200℃密度(du)10.07克(ke)/厘米3，面(mian)心(xin)立方晶格。錒(a)(a)化(hua)學性質活(huo)潑(po)，與鑭和(he)釔(yi)十分相(xiang)似，可直接(jie)與多種非金屬元(yuan)素直接(jie)反應；錒(a)(a)有(you)較(jiao)強(qiang)的(de)(de)(de)堿性。錒(a)(a)的(de)(de)(de)剪切模量估計與鉛(qian)的(de)(de)(de)相(xiang)近。錒(a)(a)的(de)(de)(de)放射(she)性很強(qiang)，它放射(she)出的(de)(de)(de)高能粒子足(zu)以將周圍的(de)(de)(de)空(kong)氣電(dian)解，從(cong)而發出暗(an)藍色的(de)(de)(de)光錒(a)(a)主要用做航天器(qi)中的(de)(de)(de)熱源。錒(a)(a)系(xi)元(yuan)素都有(you)放射(she)性。

原子屬性

原(yuan)子量 227.0278 原(yuan)子量單位

原子(zi)半(ban)徑（計算值） 195（無數(shu)據(ju)）pm

共價半徑 無數據

范德華半徑 無數據

價(jia)電子(zi)排布 [氡(dong)]6d17s2

電子在每能級的排布 2，8，18，32，18，9，2

氧化(hua)(hua)價（氧化(hua)(hua)物） 3（兩(liang)性(xing)的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質狀態(tai) 固態(tai)、放(fang)射(she)性

熔(rong)點(dian) 1323 K（1050 °C）

沸(fei)點 3473 K （3200 °C）

摩(mo)爾(er)體積 22.55×10-6m3/mol

汽化熱 無數據

熔化(hua)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）

比熱 無數據

電導率 無數據

熱導率 12 W/（m·K）

第一電離能 499 kJ/mol

第二(er)電離能 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在(zai)自然界(jie)，錒存在(zai)于(yu)(yu)鈾(you)礦石中(zhong)，由(you)鈾(you)衰變而來，三個天然放(fang)射系(xi)中(zhong)有錒的兩個同位素227Ac及228Ac，分別存在(zai)于(yu)(yu)錒系(xi)及釷系(xi)中(zhong)，是錒所有同位素中(zhong)唯一的兩個天然放(fang)射性核素，如圖《錒系(xi)衰變鏈》所示(shi)。

在提取高放射純度(du)227Ac的(de)過程中(zhong)，如(ru)果所用(yong)鈾礦石(shi)含有(you)釷也(ye)(ye)即含有(you)228Ac，由于228Ac的(de)半(ban)衰(shuai)期僅為(wei)(wei)6.15h，極易轉變成228Th（Th228T?=1.9131a），在除去Th的(de)時候(hou)，一定程度(du)上(shang)可以認為(wei)(wei)228Ac也(ye)(ye)被除去，即使(shi)還有(you)少量228Ac存在，經過不(bu)長的(de)時間后，也(ye)(ye)會衰(shuai)變完，并不(bu)會對227Ac的(de)放射性純度(du)造成太大的(de)影響，也(ye)(ye)不(bu)會造成228Ac的(de)濃集(ji)，因而造成220Rn對219Rn射氣純度(du)的(de)影響。

用途

錒(a)系元素的(de)用(yong)途越來(lai)越廣，鈾(you)-233、鈾(you)-235和(he)钚-239是核反應(ying)堆(dui)和(he)核電站用(yong)的(de)燃料，錒(a)—227、鋦—244和(he)钚—238等(deng)則用(yong)作宇(yu)航(hang)飛行器的(de)熱源。雖然錒(a)天然存在(zai)(zai)于鈾(you)礦里，但含量極低。當(dang)人們真正需要一些錒(a)的(de)時候，可以用(yong)以下方法來(lai)生(sheng)產：在(zai)(zai)核反應(ying)堆(dui)中(zhong)用(yong)中(zhong)子轟擊鐳-225，將(jiang)它轉化為鐳-227，后(hou)者會以42分鐘的(de)半(ban)衰期衰變為錒(a)的(de)長壽命同(tong)位素錒(a)-227。