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錒(a)（Actinium），一種(zhong)天(tian)然(ran)放射性元(yuan)素(su)，化(hua)學(xue)符號Ac，原子序(xu)數89，原子相(xiang)對質量(liang)227.0278，屬錒(a)系元(yuan)素(su)，為銀白(bai)色金屬。其英文(wen)名來(lai)源于(yu)希臘文(wen)aktis（射線）。1899年法國的A.一L.德(de)比埃爾內從鈾礦渣中分離出錒(a)。

已發現(xian)質(zhi)量數209-232的(de)全(quan)部錒(a)(a)同位(wei)素(su)，除(chu)錒(a)(a)227和錒(a)(a)228是天然放射性(xing)同位(wei)素(su)外(wai)，其(qi)余都是通過(guo)人工核反應(ying)合成的(de)。錒(a)(a)-227是錒(a)(a)-鈾放射性(xing)衰變系的(de)衰變產物，在鈾礦中賦存(cun)量為每噸鈾約(yue)0.2毫(hao)克。

簡介

錒(a)(a)為銀白(bai)色金(jin)屬(shu)，熔點(dian)1320K±50K，沸點(dian)3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金(jin)屬(shu)錒(a)(a)具有面心(xin)立方(fang)晶(jing)格。錒(a)(a)原子(zi)(zi)的(de)(de)外電(dian)子(zi)(zi)層構(gou)型為（Rn）6d7s。錒(a)(a)的(de)(de)氧化(hua)(hua)態(tai)為+3。它的(de)(de)化(hua)(hua)學性質與(yu)(yu)鑭(lan)(lan)和釔十分相似。錒(a)(a)的(de)(de)氟化(hua)(hua)物、氫氧化(hua)(hua)物、碳酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽不溶于水。示蹤量的(de)(de)錒(a)(a)常用(yong)氟化(hua)(hua)鑭(lan)(lan)或(huo)草酸鑭(lan)(lan)共沉淀載(zai)帶。用(yong)離子(zi)(zi)交換色層分離（見(jian)稀土元素色層分離）或(huo)溶劑萃取法(fa)可使(shi)鑭(lan)(lan)系元素與(yu)(yu)錒(a)(a)分離。

由于鈾礦石(shi)中(zhong)含有(you)稀土(tu)元素，因(yin)此，從鈾礦石(shi)提取(qu)只能得(de)到(dao)錒(a)(a)的濃(nong)縮物。在反(fan)應堆(dui)中(zhong)用(yong)熱中(zhong)子輻(fu)照(zhao)鐳-226靶，由核反(fan)應可(ke)制得(de)高純度(du)的227Ac。用(yong)稀硝酸(suan)將輻(fu)照(zhao)過的鐳靶溶(rong)解，加入濃(nong)硝酸(suan)使鐳沉(chen)淀。過濾(lv)，濾(lv)液通過陰離(li)子交換(huan)樹脂(zhi)柱，使Ac與釷-228分離(li)。再用(yong)草酸(suan)鹽沉(chen)淀法(fa)提純錒(a)(a)，于973K溫度(du)下灼燒得(de)到(dao)Ac2O3。比利時于20世紀(ji)70年代(dai)用(yong)這種方法(fa)，生(sheng)產(chan)了約20g錒(a)(a)-227。

歷史

錒(a)227的半衰期為(wei)21.77年。它于(yu)(yu)1899年首先被法國(guo)科學(xue)家(jia)(jia)安德烈-德拜耳尼（André-Debierne）發現(xian)(xian)，隨后在(zai)1902年德國(guo)化學(xue)家(jia)(jia)弗雷德里(li)奇-奧托-吉(ji)賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也獨立地發現(xian)(xian)了該元(yuan)素。存(cun)在(zai)于(yu)(yu)瀝青鈾礦及其它含鈾礦物中。人(ren)工制備錒(a)的數量極少(shao)，其在(zai)商業和科學(xue)研究方(fang)面極為(wei)有限。其名(ming)字來自于(yu)(yu)希臘文“aktinos”，意為(wei)“射線”或“光束”。

1789年(nian)(nian)(nian)(nian)克拉普羅特(te)（M.H.Klaproth）從瀝青(qing)鈾礦(kuang)中(zhong)發(fa)現鈾，是(shi)錒(a)系中(zhong)第一個被發(fa)現的元(yuan)素(su)。1828年(nian)(nian)(nian)(nian)貝采(cai)利烏斯（J.J.Berzelius）發(fa)現釷(tu)。鈾和釷(tu)的發(fa)現為(wei)大部分(fen)其他錒(a)系元(yuan)素(su)的制取開辟了(le)道(dao)路。1899年(nian)(nian)(nian)(nian)在居里實驗室工作的德比爾(er)納（A.L.Debierne）發(fa)現錒(a)，1902年(nian)(nian)(nian)(nian)蓋瑟爾(er)（F.Geisel）也獨立發(fa)現了(le)錒(a)。1913年(nian)(nian)(nian)(nian)法揚斯（K.Fajans）和格(ge)林（O.G?hring）發(fa)現了(le)鏷的同(tong)位素(su)234Pa，1917年(nian)(nian)(nian)(nian)哈恩（O.Hahn）和梅特(te)勒（L.Meitner）發(fa)現了(le)231Pa。1940年(nian)(nian)(nian)(nian)麥克米倫（E.M.McMillan）和艾貝爾(er)森(sen)（P.H.Abelson）用(yong)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)輻(fu)照天(tian)然鈾得(de)(de)到镎。同(tong)年(nian)(nian)(nian)(nian)，西(xi)博格(ge)（G.T.Seaborg）等用(yong)氘核轟(hong)(hong)擊鈾得(de)(de)到钚。1944年(nian)(nian)(nian)(nian)他又利用(yong)钚同(tong)位素(su)的中(zhong)子(zi)(zi)(zi)俘獲(huo)反應獲(huo)得(de)(de)镅，用(yong)氦離子(zi)(zi)(zi)轟(hong)(hong)擊钚同(tong)位素(su)獲(huo)得(de)(de)鋦(ju)，1949年(nian)(nian)(nian)(nian)湯(tang)普森(sen)（S.G.Thompson）等人(ren)用(yong)氦離子(zi)(zi)(zi)轟(hong)(hong)擊241Am獲(huo)得(de)(de)锫，1950年(nian)(nian)(nian)(nian)用(yong)氦離子(zi)(zi)(zi)轟(hong)(hong)擊242Cm獲(huo)得(de)(de)锎(kai)。吉奧索（A.Ghiorso）等人(ren)又于1952年(nian)(nian)(nian)(nian)、1953年(nian)(nian)(nian)(nian)、1955年(nian)(nian)(nian)(nian)、1958年(nian)(nian)(nian)(nian)、1961年(nian)(nian)(nian)(nian)分(fen)別獲(huo)得(de)(de)锿、鐨、鍆、锘和鐒。

當前世(shi)界錒系各種元素的生產(chan)規模相差很(hen)大；鈾(you)的年產(chan)量以(yi)(yi)(yi)萬噸(dun)計，釷以(yi)(yi)(yi)千噸(dun)計，钚以(yi)(yi)(yi)噸(dun)計，镎、鏷、镅以(yi)(yi)(yi)公斤計，錒、鏷、鋦(ju)、锎(kai)(kai)以(yi)(yi)(yi)克計，锎(kai)(kai)外錒系元素以(yi)(yi)(yi)毫克甚至以(yi)(yi)(yi)原子數(shu)計。中(zhong)國已制得所有的錒系元素。

錒(a)系元(yuan)素(su)主要(yao)用(yong)作核反應堆的(de)原(yuan)料(liao)，便攜式的(de)γ或(huo)X射線源(yuan)；鈾和钚等是制造核武器的(de)主要(yao)原(yuan)料(liao)。

化學性質

錒在空氣中放(fang)置緩慢變成Ac2O3（三氧化(hua)二錒）；錒具有較強的堿性。錒的常(chang)見氧化(hua)態為+Ⅱ和+Ⅲ。

錒(a)系(xi)元素(su)(su)(su)：周期系(xi)ⅢB族中原子(zi)(zi)(zi)序數為89~103的(de)(de)15種(zhong)化(hua)學(xue)元素(su)(su)(su)的(de)(de)統稱。包括錒(a)（Ac）、釷(tu)（Th）、鏷（Pa）、鈾(you)（U）、镎（Np）、钚（Pu）、镅（Am）、鋦（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿（Es）、鐨(fei)（Fm）、鍆（Md）、锘（No）、鐒（Lr），它們(men)(men)都是放射性(xing)元素(su)(su)(su)。鈾(you)以后的(de)(de)原子(zi)(zi)(zi)序數為93~109的(de)(de)17種(zhong)元素(su)(su)(su)稱為超鈾(you)元素(su)(su)(su)。前四(si)種(zhong)元素(su)(su)(su)錒(a)、釷(tu)、鏷、鈾(you)存在于自然界中，其(qi)余11種(zhong)全(quan)部用人工核反(fan)應合成(cheng)。錒(a)系(xi)元素(su)(su)(su)原子(zi)(zi)(zi)結構的(de)(de)特點是：錒(a)以后的(de)(de)元素(su)(su)(su)電(dian)子(zi)(zi)(zi)依次填充(chong)5f內電(dian)子(zi)(zi)(zi)層，它們(men)(men)的(de)(de)最外層的(de)(de)電(dian)子(zi)(zi)(zi)構型基本相(xiang)同，使錒(a)系(xi)元素(su)(su)(su)之間的(de)(de)性(xing)質非常相(xiang)似，與(yu)鑭系(xi)元素(su)(su)(su)一樣，錒(a)系(xi)元素(su)(su)(su)中也存在著離(li)子(zi)(zi)(zi)半徑收縮現象。

錒(a)(a)(a)系(xi)元素(su)(su)都(dou)是(shi)金屬，與鑭系(xi)元素(su)(su)一樣，化學性質比(bi)較活潑。它們的氯(lv)(lv)化物(wu)、硫(liu)酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、高氯(lv)(lv)酸(suan)鹽(yan)可溶于(yu)水，氫氧(yang)化物(wu)、氟化物(wu)、硫(liu)酸(suan)鹽(yan)、草酸(suan)鹽(yan)不溶于(yu)水。大多數錒(a)(a)(a)系(xi)元素(su)(su)能形(xing)成配位化合物(wu)。α衰(shuai)變(bian)和自發裂變(bian)是(shi)錒(a)(a)(a)系(xi)元素(su)(su)的重要核特(te)性，隨著原(yuan)子序數的增大，半衰(shuai)期依次(ci)縮短，鈾(you)238的半衰(shuai)期為(wei)4.468×10?年；鐒260的半衰(shuai)期只有3分鐘。錒(a)(a)(a)系(xi)元素(su)(su)的毒性和輻射（特(te)別是(shi)吸入人體(ti)內的α輻射體(ti)）的危害較大，必(bi)須在有防護措施的密(mi)閉(bi)工作(zuo)箱中(zhong)操作(zuo)這些物(wu)質。

在人工合(he)成(cheng)的錒(a)系元素中(zhong)，只有(you)钚、镎、镅(mei)、鋦的年產(chan)量達千(qian)克(ke)級以上，锎僅(jin)為克(ke)量級，锿(ai)以后的元素量極少，半衰期很短(duan)，僅(jin)用(yong)(yong)于研究(jiu)。用(yong)(yong)途(tu)比較多的只限于鈾和釷，钚在某些(xie)情況下用(yong)(yong)作核燃料。

已知的(de)錒(a)(a)(a)化(hua)合物十分少，主要有(you)三氟(fu)(fu)化(hua)錒(a)(a)(a)（Ac F3）、三氯化(hua)錒(a)(a)(a)（Ac Cl3）、三溴(xiu)化(hua)錒(a)(a)(a)（Ac Br3）、氟(fu)(fu)氧(yang)化(hua)錒(a)(a)(a)（Ac OF）、氯氧(yang)化(hua)錒(a)(a)(a)（Ac OCl）、溴(xiu)氧(yang)化(hua)錒(a)(a)(a)（Ac OBr）、三硫(liu)化(hua)二(er)錒(a)(a)(a)（Ac2S3）、氧(yang)化(hua)錒(a)(a)(a)（Ac2O3）和磷酸錒(a)(a)(a)（Ac PO4）等(deng)。除Ac PO4以外(wai)，這些化(hua)合物中Ac都以+3氧(yang)化(hua)態存在，且都有(you)相對(dui)應的(de)鑭化(hua)合物。對(dui)應的(de)鑭和錒(a)(a)(a)化(hua)合物在晶格常數上的(de)差異不超過百(bai)分之(zhi)十。

物理性質

錒為銀白(bai)色(se)金(jin)屬，能在暗(an)處發光(guang)(guang)；熔點1050℃沸點3200℃密度10.07克/厘米3，面心立方(fang)晶(jing)格。錒化學性質活潑(po)，與鑭和釔十分相似(si)，可(ke)直接與多種非金(jin)屬元(yuan)素直接反應(ying)；錒有(you)較強(qiang)的(de)(de)堿性。錒的(de)(de)剪(jian)切模量估(gu)計與鉛的(de)(de)相近。錒的(de)(de)放射性很強(qiang)，它放射出(chu)的(de)(de)高能粒子(zi)足(zu)以將(jiang)周圍的(de)(de)空氣電解，從而發出(chu)暗(an)藍色(se)的(de)(de)光(guang)(guang)錒主要用做航天(tian)器(qi)中的(de)(de)熱源。錒系元(yuan)素都有(you)放射性。

原子屬性

原子(zi)量(liang) 227.0278 原子(zi)量(liang)單位

原子半徑（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(dian)子排布 [氡]6d17s2

電子在每能級(ji)的排布 2，8，18，32，18，9，2

氧化價（氧化物） 3（兩性的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質狀(zhuang)態(tai) 固態(tai)、放(fang)射性

熔點 1323 K（1050 °C）

沸點(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

熱導率 12 W/（m·K）

第(di)一電離能 499 kJ/mol

第二電離(li)能 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在自然界(jie)，錒存在于鈾礦石(shi)中(zhong)(zhong)，由(you)鈾衰(shuai)變而來，三個(ge)天然放(fang)射系中(zhong)(zhong)有錒的(de)兩(liang)個(ge)同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)227Ac及(ji)228Ac，分別存在于錒系及(ji)釷系中(zhong)(zhong)，是錒所有同(tong)(tong)位(wei)素(su)(su)中(zhong)(zhong)唯(wei)一的(de)兩(liang)個(ge)天然放(fang)射性核素(su)(su)，如圖《錒系衰(shuai)變鏈》所示。

在提取高放射純(chun)(chun)(chun)度(du)(du)227Ac的(de)(de)過程中(zhong)，如果(guo)所用鈾礦石含(han)有(you)釷也即含(han)有(you)228Ac，由于228Ac的(de)(de)半衰(shuai)期僅為6.15h，極易轉變成(cheng)228Th（Th228T?=1.9131a），在除去Th的(de)(de)時候，一定(ding)程度(du)(du)上可以認(ren)為228Ac也被除去，即使還有(you)少量228Ac存在，經過不(bu)長的(de)(de)時間后(hou)，也會衰(shuai)變完，并不(bu)會對227Ac的(de)(de)放射性純(chun)(chun)(chun)度(du)(du)造(zao)成(cheng)太(tai)大的(de)(de)影響(xiang)，也不(bu)會造(zao)成(cheng)228Ac的(de)(de)濃集，因(yin)而造(zao)成(cheng)220Rn對219Rn射氣純(chun)(chun)(chun)度(du)(du)的(de)(de)影響(xiang)。

用途

錒(a)(a)系元素(su)的用(yong)途越來(lai)越廣(guang)，鈾(you)-233、鈾(you)-235和(he)(he)钚-239是核反應堆(dui)(dui)和(he)(he)核電站用(yong)的燃料，錒(a)(a)—227、鋦—244和(he)(he)钚—238等則用(yong)作(zuo)宇航(hang)飛行(xing)器的熱源。雖然(ran)錒(a)(a)天(tian)然(ran)存在于鈾(you)礦里，但含量(liang)極低(di)。當人們(men)真正需要一(yi)些錒(a)(a)的時候，可(ke)以用(yong)以下方法來(lai)生產：在核反應堆(dui)(dui)中(zhong)用(yong)中(zhong)子轟擊鐳-225，將它轉化為鐳-227，后(hou)者會以42分鐘的半衰期衰變(bian)為錒(a)(a)的長壽命同(tong)位素(su)錒(a)(a)-227。