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錒（Actinium），一種天(tian)然放射性(xing)元素，化學符號Ac，原(yuan)子序數89，原(yuan)子相對質量(liang)227.0278，屬(shu)錒系元素，為銀白色金屬(shu)。其英文名來源于希臘文aktis（射線(xian)）。1899年(nian)法(fa)國(guo)的A.一L.德比埃(ai)爾內從鈾(you)礦渣中分離出錒。

已發現(xian)質量數209-232的全部錒(a)(a)同位素，除錒(a)(a)227和錒(a)(a)228是天然放(fang)射性同位素外，其余都(dou)是通過(guo)人(ren)工(gong)核(he)反應(ying)合(he)成的。錒(a)(a)-227是錒(a)(a)-鈾放(fang)射性衰變系的衰變產物，在(zai)鈾礦中賦(fu)存(cun)量為每噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒(a)為(wei)銀白(bai)色(se)金屬(shu)，熔點1320K±50K，沸點3470K±300K，密度(du)（293K）10062kg/m3。金屬(shu)錒(a)具有面心立方晶格。錒(a)原子(zi)的外(wai)電子(zi)層(ceng)構型為(wei)（Rn）6d7s。錒(a)的氧化態為(wei)+3。它的化學性質(zhi)與(yu)鑭(lan)(lan)和(he)釔十(shi)分相似。錒(a)的氟(fu)化物、氫氧化物、碳(tan)酸(suan)鹽、磷(lin)酸(suan)鹽和(he)草酸(suan)鹽不溶于水。示蹤量的錒(a)常用(yong)氟(fu)化鑭(lan)(lan)或(huo)草酸(suan)鑭(lan)(lan)共(gong)沉(chen)淀(dian)載帶。用(yong)離子(zi)交換(huan)色(se)層(ceng)分離（見稀土元素(su)色(se)層(ceng)分離）或(huo)溶劑萃取法(fa)可使鑭(lan)(lan)系元素(su)與(yu)錒(a)分離。

由于(yu)鈾礦石中含有稀土元素，因此，從鈾礦石提(ti)取只(zhi)能(neng)得(de)到(dao)錒(a)的(de)濃縮物。在反(fan)應堆中用熱中子輻照鐳(lei)-226靶，由核反(fan)應可(ke)制得(de)高(gao)純(chun)度(du)的(de)227Ac。用稀硝(xiao)(xiao)酸(suan)將輻照過的(de)鐳(lei)靶溶(rong)解，加入(ru)濃硝(xiao)(xiao)酸(suan)使鐳(lei)沉淀。過濾(lv)，濾(lv)液通過陰離子交換(huan)樹脂柱(zhu)，使Ac與(yu)釷-228分離。再用草(cao)酸(suan)鹽沉淀法(fa)提(ti)純(chun)錒(a)，于(yu)973K溫度(du)下灼燒得(de)到(dao)Ac2O3。比利時于(yu)20世紀70年(nian)代用這種(zhong)方(fang)法(fa)，生(sheng)產了(le)約(yue)20g錒(a)-227。

歷史

錒(a)227的(de)半(ban)衰期為(wei)(wei)21.77年。它于(yu)1899年首先被(bei)法國(guo)科學家安德(de)烈(lie)-德(de)拜耳尼（André-Debierne）發(fa)現(xian)(xian)，隨(sui)后在1902年德(de)國(guo)化學家弗(fu)雷德(de)里(li)奇(qi)-奧托-吉賽爾(er)（Friedrich-Otto-Giesel）也獨立地發(fa)現(xian)(xian)了該元素。存在于(yu)瀝青鈾(you)礦及其它含鈾(you)礦物中(zhong)。人工(gong)制備(bei)錒(a)的(de)數(shu)量(liang)極少，其在商業(ye)和科學研究(jiu)方面極為(wei)(wei)有限。其名字來自于(yu)希臘文“aktinos”，意(yi)為(wei)(wei)“射線”或“光束”。

1789年(nian)克拉普(pu)羅特（M.H.Klaproth）從瀝青(qing)鈾(you)礦中發(fa)(fa)現(xian)(xian)鈾(you)，是錒(a)(a)系(xi)(xi)中第一個被發(fa)(fa)現(xian)(xian)的元素(su)。1828年(nian)貝采(cai)利烏斯（J.J.Berzelius）發(fa)(fa)現(xian)(xian)釷。鈾(you)和(he)釷的發(fa)(fa)現(xian)(xian)為大部分其他錒(a)(a)系(xi)(xi)元素(su)的制取(qu)開辟了(le)道(dao)路。1899年(nian)在居里實驗(yan)室(shi)工作(zuo)的德比爾納（A.L.Debierne）發(fa)(fa)現(xian)(xian)錒(a)(a)，1902年(nian)蓋瑟爾（F.Geisel）也(ye)獨立(li)發(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)錒(a)(a)。1913年(nian)法(fa)揚斯（K.Fajans）和(he)格林（O.G?hring）發(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)鏷(pu)的同位(wei)素(su)234Pa，1917年(nian)哈恩（O.Hahn）和(he)梅(mei)特勒(le)（L.Meitner）發(fa)(fa)現(xian)(xian)了(le)231Pa。1940年(nian)麥克米倫（E.M.McMillan）和(he)艾(ai)貝爾森（P.H.Abelson）用(yong)(yong)(yong)中子輻(fu)照天(tian)然鈾(you)得(de)(de)(de)到镎(na)。同年(nian)，西博格（G.T.Seaborg）等用(yong)(yong)(yong)氘核轟(hong)擊鈾(you)得(de)(de)(de)到钚(bu)。1944年(nian)他又利用(yong)(yong)(yong)钚(bu)同位(wei)素(su)的中子俘獲反(fan)應獲得(de)(de)(de)镅(mei)，用(yong)(yong)(yong)氦(hai)離(li)子轟(hong)擊钚(bu)同位(wei)素(su)獲得(de)(de)(de)鋦(ju)，1949年(nian)湯普(pu)森（S.G.Thompson）等人用(yong)(yong)(yong)氦(hai)離(li)子轟(hong)擊241Am獲得(de)(de)(de)锫，1950年(nian)用(yong)(yong)(yong)氦(hai)離(li)子轟(hong)擊242Cm獲得(de)(de)(de)锎。吉奧(ao)索（A.Ghiorso）等人又于1952年(nian)、1953年(nian)、1955年(nian)、1958年(nian)、1961年(nian)分別獲得(de)(de)(de)锿(ai)、鐨、鍆、锘和(he)鐒。

當前世(shi)界錒(a)(a)系各種元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)生產規模相差很大；鈾的(de)年產量(liang)以(yi)萬噸(dun)(dun)計(ji)，釷以(yi)千(qian)噸(dun)(dun)計(ji)，钚以(yi)噸(dun)(dun)計(ji)，镎(na)、鏷、镅(mei)以(yi)公斤(jin)計(ji)，錒(a)(a)、鏷、鋦、锎以(yi)克(ke)計(ji)，锎外錒(a)(a)系元(yuan)(yuan)素(su)(su)以(yi)毫克(ke)甚至以(yi)原(yuan)子數計(ji)。中國(guo)已制得所有的(de)錒(a)(a)系元(yuan)(yuan)素(su)(su)。

錒系元素主(zhu)要(yao)用作核反應堆(dui)的原料，便攜(xie)式的γ或X射線源(yuan)；鈾(you)和钚等(deng)是(shi)制造核武(wu)器(qi)的主(zhu)要(yao)原料。

化學性質

錒在空氣中放置緩慢變成Ac2O3（三(san)氧化二錒）；錒具有較強的堿(jian)性。錒的常見氧化態(tai)為(wei)+Ⅱ和+Ⅲ。

錒(a)(a)系(xi)(xi)元(yuan)素(su)(su)(su)：周期系(xi)(xi)ⅢB族中(zhong)原子序數為89~103的(de)(de)15種(zhong)化學(xue)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)統(tong)稱。包括錒(a)(a)（Ac）、釷（Th）、鏷（Pa）、鈾(you)（U）、镎（Np）、钚（Pu）、镅(mei)（Am）、鋦(ju)（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿(ai)（Es）、鐨（Fm）、鍆（Md）、锘（No）、鐒（Lr），它們都是放射性(xing)元(yuan)素(su)(su)(su)。鈾(you)以后(hou)的(de)(de)原子序數為93~109的(de)(de)17種(zhong)元(yuan)素(su)(su)(su)稱為超鈾(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(cun)在于自然界中(zhong)，其余11種(zhong)全(quan)部(bu)用人工核反應合(he)成。錒(a)(a)系(xi)(xi)元(yuan)素(su)(su)(su)原子結構的(de)(de)特點是：錒(a)(a)以后(hou)的(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)電(dian)子依次填充(chong)5f內電(dian)子層，它們的(de)(de)最(zui)外層的(de)(de)電(dian)子構型基本相(xiang)同，使錒(a)(a)系(xi)(xi)元(yuan)素(su)(su)(su)之間的(de)(de)性(xing)質(zhi)非常(chang)相(xiang)似，與鑭系(xi)(xi)元(yuan)素(su)(su)(su)一樣，錒(a)(a)系(xi)(xi)元(yuan)素(su)(su)(su)中(zhong)也存(cun)在著離(li)子半(ban)徑收(shou)縮現象。

錒(a)系(xi)元素(su)都(dou)是(shi)金屬，與鑭系(xi)元素(su)一樣，化(hua)(hua)(hua)學(xue)性質(zhi)比較活潑。它們的(de)氯(lv)化(hua)(hua)(hua)物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、高氯(lv)酸(suan)鹽(yan)可溶(rong)于水，氫(qing)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)、氟化(hua)(hua)(hua)物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、草酸(suan)鹽(yan)不溶(rong)于水。大多數錒(a)系(xi)元素(su)能形成(cheng)配位(wei)化(hua)(hua)(hua)合物(wu)。α衰(shuai)變和自發裂變是(shi)錒(a)系(xi)元素(su)的(de)重要核特性，隨著原子序數的(de)增大，半衰(shuai)期依次(ci)縮短，鈾238的(de)半衰(shuai)期為4.468×10?年；鐒260的(de)半衰(shuai)期只有3分鐘。錒(a)系(xi)元素(su)的(de)毒性和輻(fu)射（特別(bie)是(shi)吸入(ru)人體(ti)內的(de)α輻(fu)射體(ti)）的(de)危害較大，必須在有防護措施的(de)密閉工作箱(xiang)中操作這(zhe)些物(wu)質(zhi)。

在人工合成的(de)錒系元(yuan)素中，只(zhi)(zhi)有钚(bu)、镎(na)、镅、鋦的(de)年產量達(da)千(qian)克級以上，锎僅(jin)為克量級，锿以后的(de)元(yuan)素量極少，半(ban)衰期很短(duan)，僅(jin)用于研究(jiu)。用途比(bi)較多的(de)只(zhi)(zhi)限(xian)于鈾和(he)釷，钚(bu)在某些(xie)情況下用作核(he)燃料。

已(yi)知的(de)錒(a)(a)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)十分少，主要有三氟化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac F3）、三氯化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac Cl3）、三溴化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac Br3）、氟氧化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac OF）、氯氧化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac OCl）、溴氧化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac OBr）、三硫化(hua)(hua)(hua)二錒(a)(a)（Ac2S3）、氧化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)（Ac2O3）和(he)磷酸錒(a)(a)（Ac PO4）等(deng)。除Ac PO4以(yi)外，這(zhe)些(xie)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)中(zhong)Ac都以(yi)+3氧化(hua)(hua)(hua)態存在(zai)(zai)，且都有相(xiang)對(dui)應的(de)鑭化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)。對(dui)應的(de)鑭和(he)錒(a)(a)化(hua)(hua)(hua)合(he)物(wu)在(zai)(zai)晶(jing)格常數上的(de)差異(yi)不超(chao)過百分之十。

物理性質

錒(a)(a)為銀(yin)白色(se)金(jin)(jin)屬，能(neng)在(zai)暗(an)處發光(guang)；熔點1050℃沸(fei)點3200℃密(mi)度10.07克/厘(li)米3，面心立方晶格(ge)。錒(a)(a)化學性質活潑，與鑭和釔十(shi)分相似，可直接與多(duo)種非金(jin)(jin)屬元素直接反(fan)應；錒(a)(a)有較強的(de)堿性。錒(a)(a)的(de)剪(jian)切模量估計與鉛的(de)相近。錒(a)(a)的(de)放(fang)射(she)性很強，它放(fang)射(she)出的(de)高能(neng)粒子足以將周(zhou)圍的(de)空氣電(dian)解(jie)，從(cong)而發出暗(an)藍色(se)的(de)光(guang)錒(a)(a)主要用做(zuo)航天(tian)器中的(de)熱(re)源。錒(a)(a)系(xi)元素都(dou)有放(fang)射(she)性。

原子屬性

原(yuan)子量 227.0278 原(yuan)子量單(dan)位

原子半徑（計算值(zhi)） 195（無數據）pm

共價半徑 無數據

范德華半徑 無數據

價電子排布(bu) [氡(dong)]6d17s2

電子(zi)在每(mei)能級的排布 2，8，18，32，18，9，2

氧化(hua)價（氧化(hua)物） 3（兩性的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質狀態 固(gu)態、放射性

熔點 1323 K（1050 °C）

沸點 3473 K （3200 °C）

摩(mo)爾體積 22.55×10-6m3/mol

汽化熱 無數據

熔化(hua)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(biao)度）

比熱 無數據

電導率 無數據

熱導(dao)率 12 W/（m·K）

第(di)一電離能 499 kJ/mol

第二電離能 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在自(zi)然(ran)(ran)界，錒存在于(yu)鈾礦石中，由鈾衰變而來，三個(ge)(ge)天(tian)然(ran)(ran)放射系(xi)(xi)中有錒的兩個(ge)(ge)同位素(su)227Ac及228Ac，分別(bie)存在于(yu)錒系(xi)(xi)及釷系(xi)(xi)中，是錒所有同位素(su)中唯一的兩個(ge)(ge)天(tian)然(ran)(ran)放射性核素(su)，如圖《錒系(xi)(xi)衰變鏈》所示。

在提取高放射(she)純度(du)227Ac的過程中，如(ru)果所用鈾(you)礦(kuang)石含(han)有釷也即含(han)有228Ac，由于(yu)228Ac的半衰(shuai)期(qi)僅為(wei)6.15h，極易(yi)轉變(bian)成(cheng)(cheng)228Th（Th228T?=1.9131a），在除去Th的時候(hou)，一定程度(du)上可以認(ren)為(wei)228Ac也被(bei)除去，即使還有少量(liang)228Ac存在，經過不長的時間(jian)后(hou)，也會(hui)衰(shuai)變(bian)完，并(bing)不會(hui)對227Ac的放射(she)性純度(du)造成(cheng)(cheng)太(tai)大的影響(xiang)，也不會(hui)造成(cheng)(cheng)228Ac的濃集(ji)，因而造成(cheng)(cheng)220Rn對219Rn射(she)氣(qi)純度(du)的影響(xiang)。

用途

錒(a)系元素(su)的(de)(de)用(yong)途(tu)越來越廣(guang)，鈾(you)-233、鈾(you)-235和钚(bu)-239是核(he)反應堆(dui)和核(he)電站(zhan)用(yong)的(de)(de)燃料，錒(a)—227、鋦—244和钚(bu)—238等則(ze)用(yong)作宇航飛(fei)行(xing)器的(de)(de)熱源。雖然錒(a)天然存在于鈾(you)礦里，但(dan)含量極低。當人們真(zhen)正需要一些錒(a)的(de)(de)時候，可以用(yong)以下方法來生產(chan)：在核(he)反應堆(dui)中(zhong)用(yong)中(zhong)子轟(hong)擊鐳-225，將(jiang)它轉化為(wei)鐳-227，后者會以42分鐘的(de)(de)半衰(shuai)期衰(shuai)變為(wei)錒(a)的(de)(de)長壽命同位(wei)素(su)錒(a)-227。