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錒（Actinium），一種(zhong)天(tian)然放射(she)性元素(su)(su)，化(hua)學符號Ac，原(yuan)子序數(shu)89，原(yuan)子相(xiang)對質量227.0278，屬錒系元素(su)(su)，為(wei)銀白色金屬。其英文名來源于希臘文aktis（射(she)線）。1899年(nian)法(fa)國的A.一L.德比埃爾(er)內(nei)從鈾礦渣中(zhong)分(fen)離(li)出錒。

已發(fa)現質量(liang)數209-232的全部錒(a)同(tong)位(wei)素，除錒(a)227和錒(a)228是(shi)(shi)(shi)天然放射(she)性同(tong)位(wei)素外，其(qi)余都是(shi)(shi)(shi)通過人工(gong)核反(fan)應合成(cheng)的。錒(a)-227是(shi)(shi)(shi)錒(a)-鈾放射(she)性衰變系的衰變產(chan)物，在鈾礦中賦存量(liang)為(wei)每噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒為銀白(bai)色(se)(se)金(jin)屬，熔(rong)點1320K±50K，沸點3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金(jin)屬錒具有面心立方晶格。錒原子(zi)(zi)的(de)外(wai)電子(zi)(zi)層(ceng)構型為（Rn）6d7s。錒的(de)氧化(hua)態為+3。它(ta)的(de)化(hua)學(xue)性質與鑭(lan)(lan)和釔十分(fen)相似(si)。錒的(de)氟(fu)化(hua)物、氫氧化(hua)物、碳酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、磷(lin)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和草(cao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)不溶于水。示(shi)蹤量的(de)錒常用(yong)(yong)氟(fu)化(hua)鑭(lan)(lan)或(huo)草(cao)酸(suan)(suan)鑭(lan)(lan)共沉淀載帶(dai)。用(yong)(yong)離(li)子(zi)(zi)交換色(se)(se)層(ceng)分(fen)離(li)（見稀土(tu)元素(su)色(se)(se)層(ceng)分(fen)離(li)）或(huo)溶劑萃取(qu)法可使鑭(lan)(lan)系元素(su)與錒分(fen)離(li)。

由于(yu)鈾(you)礦石(shi)中(zhong)含(han)有(you)稀土元素，因此，從鈾(you)礦石(shi)提取只能得(de)(de)到錒的(de)濃縮物。在反應(ying)堆中(zhong)用熱中(zhong)子輻照(zhao)鐳-226靶(ba)(ba)，由核反應(ying)可制得(de)(de)高純度的(de)227Ac。用稀硝酸(suan)將輻照(zhao)過(guo)的(de)鐳靶(ba)(ba)溶解，加入濃硝酸(suan)使鐳沉(chen)淀。過(guo)濾(lv)，濾(lv)液(ye)通過(guo)陰離子交換樹脂(zhi)柱，使Ac與釷-228分離。再用草酸(suan)鹽沉(chen)淀法提純錒，于(yu)973K溫度下(xia)灼燒(shao)得(de)(de)到Ac2O3。比利時于(yu)20世紀70年代(dai)用這種方法，生產了約20g錒-227。

歷史

錒(a)(a)227的半衰期為21.77年(nian)(nian)。它(ta)于1899年(nian)(nian)首先(xian)被法(fa)國(guo)科(ke)學(xue)家安德烈-德拜耳尼(ni)（André-Debierne）發現，隨(sui)后在1902年(nian)(nian)德國(guo)化(hua)學(xue)家弗(fu)雷德里(li)奇-奧托-吉(ji)賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也獨立地發現了該元素。存在于瀝青鈾礦及(ji)其(qi)(qi)它(ta)含鈾礦物(wu)中。人工(gong)制備錒(a)(a)的數(shu)量極少(shao)，其(qi)(qi)在商業(ye)和(he)科(ke)學(xue)研究方面極為有限。其(qi)(qi)名字(zi)來(lai)自于希臘文(wen)“aktinos”，意(yi)為“射線”或“光束”。

1789年(nian)(nian)(nian)克拉普(pu)羅特（M.H.Klaproth）從(cong)瀝青鈾(you)礦中(zhong)(zhong)(zhong)發(fa)現(xian)鈾(you)，是錒(a)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)第一個(ge)被發(fa)現(xian)的(de)元素。1828年(nian)(nian)(nian)貝(bei)采利(li)烏斯(si)（J.J.Berzelius）發(fa)現(xian)釷(tu)。鈾(you)和(he)釷(tu)的(de)發(fa)現(xian)為大部分(fen)其他(ta)錒(a)系(xi)元素的(de)制取開(kai)辟了(le)道路。1899年(nian)(nian)(nian)在居里實(shi)驗室工作(zuo)的(de)德比爾納（A.L.Debierne）發(fa)現(xian)錒(a)，1902年(nian)(nian)(nian)蓋瑟爾（F.Geisel）也獨立(li)發(fa)現(xian)了(le)錒(a)。1913年(nian)(nian)(nian)法揚斯(si)（K.Fajans）和(he)格林（O.G?hring）發(fa)現(xian)了(le)鏷的(de)同位(wei)素234Pa，1917年(nian)(nian)(nian)哈恩（O.Hahn）和(he)梅(mei)特勒（L.Meitner）發(fa)現(xian)了(le)231Pa。1940年(nian)(nian)(nian)麥克米(mi)倫（E.M.McMillan）和(he)艾(ai)貝(bei)爾森（P.H.Abelson）用(yong)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)輻照天然鈾(you)得到镎(na)。同年(nian)(nian)(nian)，西博(bo)格（G.T.Seaborg）等用(yong)氘核轟(hong)擊(ji)鈾(you)得到钚(bu)。1944年(nian)(nian)(nian)他(ta)又利(li)用(yong)钚(bu)同位(wei)素的(de)中(zhong)(zhong)(zhong)子(zi)俘獲(huo)反應獲(huo)得镅(mei)，用(yong)氦離子(zi)轟(hong)擊(ji)钚(bu)同位(wei)素獲(huo)得鋦，1949年(nian)(nian)(nian)湯普(pu)森（S.G.Thompson）等人用(yong)氦離子(zi)轟(hong)擊(ji)241Am獲(huo)得锫，1950年(nian)(nian)(nian)用(yong)氦離子(zi)轟(hong)擊(ji)242Cm獲(huo)得锎。吉奧索（A.Ghiorso）等人又于(yu)1952年(nian)(nian)(nian)、1953年(nian)(nian)(nian)、1955年(nian)(nian)(nian)、1958年(nian)(nian)(nian)、1961年(nian)(nian)(nian)分(fen)別(bie)獲(huo)得锿、鐨、鍆、锘和(he)鐒。

當前世(shi)界錒(a)系各種(zhong)元(yuan)素的生(sheng)產(chan)規模相差很大；鈾的年產(chan)量以(yi)萬噸(dun)計(ji)，釷以(yi)千噸(dun)計(ji)，钚以(yi)噸(dun)計(ji)，镎(na)、鏷、镅以(yi)公斤計(ji)，錒(a)、鏷、鋦、锎(kai)以(yi)克計(ji)，锎(kai)外錒(a)系元(yuan)素以(yi)毫(hao)克甚至以(yi)原子(zi)數計(ji)。中(zhong)國已制得所有的錒(a)系元(yuan)素。

錒系元素主(zhu)要(yao)用(yong)作核(he)反(fan)應堆的(de)原(yuan)(yuan)料，便攜式的(de)γ或X射線(xian)源；鈾(you)和钚(bu)等是制(zhi)造核(he)武器的(de)主(zhu)要(yao)原(yuan)(yuan)料。

化學性質

錒在(zai)空氣中放(fang)置緩慢變成Ac2O3（三(san)氧化二(er)錒）；錒具有較強的堿性。錒的常(chang)見氧化態為+Ⅱ和+Ⅲ。

錒系元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)：周期系ⅢB族(zu)中(zhong)原(yuan)子(zi)序數為89~103的(de)15種(zhong)化學元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)的(de)統(tong)稱(cheng)。包括錒（Ac）、釷(tu)（Th）、鏷（Pa）、鈾（U）、镎（Np）、钚(bu)（Pu）、镅（Am）、鋦(ju)（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿(ai)（Es）、鐨(fei)（Fm）、鍆（Md）、锘(nuo)（No）、鐒（Lr），它(ta)們(men)都(dou)是放射(she)性(xing)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。鈾以后的(de)原(yuan)子(zi)序數為93~109的(de)17種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)稱(cheng)為超(chao)鈾元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)。前四種(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)錒、釷(tu)、鏷、鈾存在于(yu)自然界中(zhong)，其余11種(zhong)全部(bu)用(yong)人工核反應合成。錒系元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)原(yuan)子(zi)結構的(de)特點是：錒以后的(de)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)電子(zi)依(yi)次(ci)填充5f內(nei)電子(zi)層，它(ta)們(men)的(de)最外層的(de)電子(zi)構型基(ji)本相同，使錒系元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)之(zhi)間的(de)性(xing)質(zhi)非常相似，與鑭系元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)一樣，錒系元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)中(zhong)也存在著離(li)子(zi)半徑收縮(suo)現象。

錒系(xi)元(yuan)(yuan)素(su)都是(shi)(shi)(shi)金屬(shu)，與鑭系(xi)元(yuan)(yuan)素(su)一(yi)樣，化(hua)學性(xing)質比較活(huo)潑。它(ta)們的氯(lv)化(hua)物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、高氯(lv)酸(suan)鹽(yan)可溶(rong)于(yu)水，氫氧化(hua)物(wu)、氟化(hua)物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、草酸(suan)鹽(yan)不溶(rong)于(yu)水。大(da)(da)多數(shu)錒系(xi)元(yuan)(yuan)素(su)能形成配(pei)位化(hua)合物(wu)。α衰變(bian)和自發裂變(bian)是(shi)(shi)(shi)錒系(xi)元(yuan)(yuan)素(su)的重要核特性(xing)，隨(sui)著(zhu)原子(zi)序數(shu)的增大(da)(da)，半衰期依次縮短(duan)，鈾238的半衰期為(wei)4.468×10?年；鐒(lao)260的半衰期只有3分鐘。錒系(xi)元(yuan)(yuan)素(su)的毒性(xing)和輻射（特別是(shi)(shi)(shi)吸入人(ren)體內的α輻射體）的危(wei)害較大(da)(da)，必須(xu)在有防護措施的密閉工(gong)作箱中操作這些物(wu)質。

在人(ren)工合成的(de)錒系元素中(zhong)，只有钚(bu)(bu)、镎、镅、鋦的(de)年產量(liang)達千克級以(yi)(yi)上(shang)，锎僅為(wei)克量(liang)級，锿以(yi)(yi)后(hou)的(de)元素量(liang)極少，半衰期很短，僅用(yong)于研(yan)究。用(yong)途比(bi)較多(duo)的(de)只限于鈾和(he)釷，钚(bu)(bu)在某些情(qing)況下用(yong)作核燃料。

已知的錒化(hua)(hua)合物十分(fen)少，主要有三(san)(san)氟化(hua)(hua)錒（Ac F3）、三(san)(san)氯(lv)化(hua)(hua)錒（Ac Cl3）、三(san)(san)溴化(hua)(hua)錒（Ac Br3）、氟氧化(hua)(hua)錒（Ac OF）、氯(lv)氧化(hua)(hua)錒（Ac OCl）、溴氧化(hua)(hua)錒（Ac OBr）、三(san)(san)硫化(hua)(hua)二錒（Ac2S3）、氧化(hua)(hua)錒（Ac2O3）和磷酸(suan)錒（Ac PO4）等。除Ac PO4以(yi)外，這些化(hua)(hua)合物中(zhong)Ac都以(yi)+3氧化(hua)(hua)態存在，且都有相(xiang)對應的鑭(lan)化(hua)(hua)合物。對應的鑭(lan)和錒化(hua)(hua)合物在晶格(ge)常數上的差異不超過百分(fen)之(zhi)十。

物理性質

錒(a)為銀白(bai)色(se)(se)金屬，能(neng)(neng)在暗處(chu)發(fa)光；熔點1050℃沸點3200℃密度10.07克(ke)/厘(li)米(mi)3，面心立方(fang)晶格。錒(a)化學(xue)性(xing)質活潑，與(yu)鑭(lan)和釔(yi)十分相(xiang)似，可直接與(yu)多種非金屬元素直接反應；錒(a)有(you)(you)較強的(de)(de)(de)堿(jian)性(xing)。錒(a)的(de)(de)(de)剪切模(mo)量估計與(yu)鉛(qian)的(de)(de)(de)相(xiang)近。錒(a)的(de)(de)(de)放(fang)射(she)性(xing)很強，它放(fang)射(she)出(chu)的(de)(de)(de)高(gao)能(neng)(neng)粒子足以將(jiang)周圍的(de)(de)(de)空氣電解，從(cong)而發(fa)出(chu)暗藍(lan)色(se)(se)的(de)(de)(de)光錒(a)主要用做航天器中(zhong)的(de)(de)(de)熱(re)源(yuan)。錒(a)系元素都有(you)(you)放(fang)射(she)性(xing)。

原子屬性

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

原子半徑（計算值） 195（無數(shu)據）pm

共價半徑 無數據

范德華半徑 無數據

價電子排(pai)布 [氡]6d17s2

電子在每能級的(de)排布 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(zhuang)態(tai) 固(gu)態(tai)、放射性

熔點 1323 K（1050 °C）

沸(fei)點(dian) 3473 K （3200 °C）

摩爾體積 22.55×10-6m3/mol

汽化熱 無數據

熔化熱 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 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在自然(ran)界，錒(a)(a)(a)存(cun)在于(yu)鈾礦石中，由鈾衰變而來，三個天然(ran)放射(she)系(xi)中有錒(a)(a)(a)的兩(liang)個同位素(su)227Ac及228Ac，分別(bie)存(cun)在于(yu)錒(a)(a)(a)系(xi)及釷系(xi)中，是錒(a)(a)(a)所有同位素(su)中唯一的兩(liang)個天然(ran)放射(she)性核素(su)，如圖(tu)《錒(a)(a)(a)系(xi)衰變鏈》所示。

在(zai)提取(qu)高放射純度(du)227Ac的過程(cheng)中，如果所用鈾礦石含有釷也(ye)即(ji)(ji)含有228Ac，由于228Ac的半衰期僅為(wei)6.15h，極易轉變(bian)成(cheng)228Th（Th228T?=1.9131a），在(zai)除(chu)去(qu)Th的時(shi)候(hou)，一定程(cheng)度(du)上可(ke)以(yi)認為(wei)228Ac也(ye)被除(chu)去(qu)，即(ji)(ji)使還(huan)有少量228Ac存在(zai)，經(jing)過不長(chang)的時(shi)間后，也(ye)會(hui)衰變(bian)完(wan)，并不會(hui)對227Ac的放射性(xing)純度(du)造(zao)成(cheng)太大的影響，也(ye)不會(hui)造(zao)成(cheng)228Ac的濃集，因而造(zao)成(cheng)220Rn對219Rn射氣純度(du)的影響。

用途

錒系元素的(de)用途(tu)越(yue)來越(yue)廣，鈾(you)-233、鈾(you)-235和钚(bu)-239是(shi)核反(fan)應(ying)堆(dui)和核電站(zhan)用的(de)燃料(liao)，錒—227、鋦—244和钚(bu)—238等則用作宇航飛(fei)行器的(de)熱源。雖(sui)然(ran)錒天然(ran)存在于(yu)鈾(you)礦里，但含量極(ji)低(di)。當人們(men)真正需要一些錒的(de)時(shi)候(hou)，可以(yi)用以(yi)下方(fang)法來生產(chan)：在核反(fan)應(ying)堆(dui)中用中子轟擊鐳-225，將它轉化為鐳-227，后者會以(yi)42分鐘的(de)半(ban)衰期(qi)衰變為錒的(de)長壽命同位素錒-227。