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錒（Actinium），一種天然放射(she)性元素，化學符號Ac，原子序(xu)數89，原子相對(dui)質量227.0278，屬(shu)錒系元素，為銀白(bai)色金屬(shu)。其英(ying)文名來(lai)源于希臘文aktis（射(she)線）。1899年(nian)法(fa)國的(de)A.一L.德(de)比埃爾內(nei)從鈾礦渣中分離出錒。

已發現質量數(shu)209-232的(de)全部錒(a)同位素(su)，除(chu)錒(a)227和錒(a)228是天(tian)然放射(she)性(xing)同位素(su)外(wai)，其余(yu)都是通(tong)過人工核反應合成的(de)。錒(a)-227是錒(a)-鈾放射(she)性(xing)衰(shuai)變系的(de)衰(shuai)變產物，在鈾礦中賦(fu)存量為每(mei)噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒為(wei)(wei)銀白色金屬(shu)，熔點1320K±50K，沸點3470K±300K，密(mi)度（293K）10062kg/m3。金屬(shu)錒具有面心立方晶格。錒原子(zi)的外電子(zi)層構型為(wei)(wei)（Rn）6d7s。錒的氧化(hua)態為(wei)(wei)+3。它(ta)的化(hua)學性(xing)質與鑭(lan)和釔十分相似。錒的氟化(hua)物、氫(qing)氧化(hua)物、碳酸(suan)(suan)鹽(yan)、磷酸(suan)(suan)鹽(yan)和草酸(suan)(suan)鹽(yan)不溶于水(shui)。示蹤量的錒常(chang)用氟化(hua)鑭(lan)或草酸(suan)(suan)鑭(lan)共沉淀載(zai)帶。用離(li)子(zi)交換色層分離(li)（見(jian)稀土元素色層分離(li)）或溶劑(ji)萃取法可使鑭(lan)系(xi)元素與錒分離(li)。

由(you)于鈾礦(kuang)石(shi)中(zhong)含有稀土元素，因此，從鈾礦(kuang)石(shi)提取只能得(de)到錒的(de)濃縮物。在(zai)反應堆中(zhong)用(yong)熱(re)中(zhong)子輻照鐳-226靶(ba)，由(you)核反應可(ke)制得(de)高純度的(de)227Ac。用(yong)稀硝(xiao)酸(suan)將輻照過的(de)鐳靶(ba)溶解(jie)，加入濃硝(xiao)酸(suan)使鐳沉淀。過濾，濾液(ye)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(cao)酸(suan)鹽沉淀法提純錒，于973K溫度下灼燒得(de)到Ac2O3。比利時于20世紀(ji)70年代用(yong)這(zhe)種方法，生(sheng)產了約20g錒-227。

歷史

錒227的(de)半衰期為21.77年(nian)。它于1899年(nian)首(shou)先(xian)被(bei)法國(guo)科學家安德(de)烈-德(de)拜(bai)耳尼(ni)（André-Debierne）發現，隨(sui)后在1902年(nian)德(de)國(guo)化學家弗雷德(de)里奇-奧托-吉賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也(ye)獨立地發現了(le)該元(yuan)素。存(cun)在于瀝青鈾礦及(ji)其(qi)它含鈾礦物中。人(ren)工制備錒的(de)數量極少(shao)，其(qi)在商(shang)業和科學研究方面極為有限(xian)。其(qi)名字來自于希(xi)臘文“aktinos”，意為“射線”或“光束(shu)”。

1789年(nian)克拉(la)普羅(luo)特(te)（M.H.Klaproth）從瀝青鈾(you)(you)礦中(zhong)發(fa)現(xian)鈾(you)(you)，是錒系中(zhong)第一個被發(fa)現(xian)的元素(su)。1828年(nian)貝采(cai)利(li)(li)烏斯(si)（J.J.Berzelius）發(fa)現(xian)釷。鈾(you)(you)和(he)釷的發(fa)現(xian)為大部分(fen)其他錒系元素(su)的制取(qu)開辟了道路。1899年(nian)在居里(li)實驗室工作(zuo)的德比爾(er)納（A.L.Debierne）發(fa)現(xian)錒，1902年(nian)蓋瑟爾(er)（F.Geisel）也獨立發(fa)現(xian)了錒。1913年(nian)法揚斯(si)（K.Fajans）和(he)格林（O.G?hring）發(fa)現(xian)了鏷的同位(wei)素(su)234Pa，1917年(nian)哈恩（O.Hahn）和(he)梅特(te)勒（L.Meitner）發(fa)現(xian)了231Pa。1940年(nian)麥克米(mi)倫（E.M.McMillan）和(he)艾貝爾(er)森(sen)（P.H.Abelson）用中(zhong)子(zi)(zi)輻照天然鈾(you)(you)得(de)到(dao)镎。同年(nian)，西博(bo)格（G.T.Seaborg）等用氘核轟(hong)擊(ji)鈾(you)(you)得(de)到(dao)钚(bu)。1944年(nian)他又(you)利(li)(li)用钚(bu)同位(wei)素(su)的中(zhong)子(zi)(zi)俘獲反應獲得(de)镅，用氦(hai)離(li)(li)子(zi)(zi)轟(hong)擊(ji)钚(bu)同位(wei)素(su)獲得(de)鋦，1949年(nian)湯普森(sen)（S.G.Thompson）等人用氦(hai)離(li)(li)子(zi)(zi)轟(hong)擊(ji)241Am獲得(de)锫，1950年(nian)用氦(hai)離(li)(li)子(zi)(zi)轟(hong)擊(ji)242Cm獲得(de)锎。吉奧索（A.Ghiorso）等人又(you)于(yu)1952年(nian)、1953年(nian)、1955年(nian)、1958年(nian)、1961年(nian)分(fen)別獲得(de)锿、鐨、鍆、锘和(he)鐒。

當前世界(jie)錒(a)系(xi)各(ge)種元素(su)的(de)生(sheng)產規模(mo)相差很大；鈾的(de)年產量(liang)以(yi)萬噸計(ji)，釷以(yi)千(qian)噸計(ji)，钚(bu)以(yi)噸計(ji)，镎、鏷(pu)、镅以(yi)公(gong)斤計(ji)，錒(a)、鏷(pu)、鋦、锎以(yi)克計(ji)，锎外錒(a)系(xi)元素(su)以(yi)毫克甚至(zhi)以(yi)原(yuan)子數(shu)計(ji)。中國已制得所有的(de)錒(a)系(xi)元素(su)。

錒系元素(su)主要用作核反應堆的原料，便攜式的γ或X射線源；鈾和钚等(deng)是制造核武(wu)器的主要原料。

化學性質

錒在空(kong)氣中放(fang)置緩慢變(bian)成Ac2O3（三氧(yang)化(hua)二(er)錒）；錒具有較強的(de)堿性(xing)。錒的(de)常見氧(yang)化(hua)態為+Ⅱ和+Ⅲ。

錒(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)：周期(qi)系ⅢB族中(zhong)原子(zi)序數為(wei)89~103的(de)(de)(de)15種(zhong)(zhong)(zhong)化學(xue)元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)統稱(cheng)。包(bao)括(kuo)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（Fm）、鍆（Md）、锘(nuo)（No）、鐒（Lr），它(ta)們都是(shi)放射性元(yuan)素(su)(su)(su)。鈾(you)以(yi)后(hou)的(de)(de)(de)原子(zi)序數為(wei)93~109的(de)(de)(de)17種(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)素(su)(su)(su)稱(cheng)為(wei)超鈾(you)元(yuan)素(su)(su)(su)。前四種(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)素(su)(su)(su)錒(a)、釷(tu)、鏷、鈾(you)存在于自然界中(zhong)，其余11種(zhong)(zhong)(zhong)全部用人(ren)工核反(fan)應合成。錒(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)原子(zi)結構的(de)(de)(de)特點(dian)是(shi)：錒(a)以(yi)后(hou)的(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)電(dian)子(zi)依次填(tian)充5f內電(dian)子(zi)層，它(ta)們的(de)(de)(de)最外層的(de)(de)(de)電(dian)子(zi)構型基本相同(tong)，使錒(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)之間(jian)的(de)(de)(de)性質(zhi)非(fei)常相似，與鑭系元(yuan)素(su)(su)(su)一樣，錒(a)系元(yuan)素(su)(su)(su)中(zhong)也存在著(zhu)離子(zi)半(ban)徑收縮現象。

錒系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素都是金屬，與鑭系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素一樣，化(hua)學性(xing)質比較活潑(po)。它們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氯化(hua)物、硫酸鹽(yan)(yan)、硝酸鹽(yan)(yan)、高氯酸鹽(yan)(yan)可溶于水(shui)，氫氧化(hua)物、氟化(hua)物、硫酸鹽(yan)(yan)、草酸鹽(yan)(yan)不溶于水(shui)。大多數(shu)錒系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素能(neng)形成(cheng)配位化(hua)合物。α衰變和(he)自發裂變是錒系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要核特(te)性(xing)，隨著(zhu)原子序數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增大，半(ban)衰期(qi)依次縮短，鈾238的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半(ban)衰期(qi)為4.468×10?年；鐒260的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半(ban)衰期(qi)只有(you)3分鐘。錒系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)毒性(xing)和(he)輻射（特(te)別是吸入人體內的(de)(de)(de)(de)(de)(de)α輻射體）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)危害較大，必須在有(you)防護措施(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)密閉工作箱中操作這些物質。

在人工合成的錒系元(yuan)素中，只有(you)钚、镎、镅、鋦的年(nian)產(chan)量(liang)達千(qian)克(ke)級以(yi)上，锎僅為克(ke)量(liang)級，锿以(yi)后的元(yuan)素量(liang)極少，半衰期很短，僅用于(yu)研究。用途比較(jiao)多的只限于(yu)鈾和釷，钚在某(mou)些(xie)情況下用作核燃料。

已知的錒(a)化(hua)合(he)物(wu)(wu)十分少，主要有三(san)氟(fu)化(hua)錒(a)（Ac F3）、三(san)氯化(hua)錒(a)（Ac Cl3）、三(san)溴(xiu)(xiu)化(hua)錒(a)（Ac Br3）、氟(fu)氧化(hua)錒(a)（Ac OF）、氯氧化(hua)錒(a)（Ac OCl）、溴(xiu)(xiu)氧化(hua)錒(a)（Ac OBr）、三(san)硫化(hua)二錒(a)（Ac2S3）、氧化(hua)錒(a)（Ac2O3）和磷酸錒(a)（Ac PO4）等。除Ac PO4以外，這些化(hua)合(he)物(wu)(wu)中(zhong)Ac都以+3氧化(hua)態存在，且都有相對應(ying)的鑭化(hua)合(he)物(wu)(wu)。對應(ying)的鑭和錒(a)化(hua)合(he)物(wu)(wu)在晶(jing)格常數(shu)上的差(cha)異不超過百分之十。

物理性質

錒(a)為銀白色金屬，能在(zai)暗(an)處發光；熔點(dian)1050℃沸點(dian)3200℃密度(du)10.07克/厘米3，面心(xin)立方晶格。錒(a)化(hua)學性(xing)(xing)質活(huo)潑(po)，與鑭(lan)和釔十分相似，可直接與多種非金屬元(yuan)素直接反應；錒(a)有較強的(de)堿性(xing)(xing)。錒(a)的(de)剪切模量(liang)估計與鉛的(de)相近。錒(a)的(de)放(fang)(fang)射性(xing)(xing)很強，它放(fang)(fang)射出的(de)高能粒子(zi)足以將(jiang)周圍(wei)的(de)空(kong)氣電解(jie)，從而發出暗(an)藍色的(de)光錒(a)主(zhu)要(yao)用(yong)做航天器中的(de)熱源。錒(a)系(xi)元(yuan)素都有放(fang)(fang)射性(xing)(xing)。

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(zhi)） 195（無數據）pm

共價半徑 無數據

范德華半徑 無數據

價電(dian)子排布 [氡]6d17s2

電子(zi)在每能級的排布(bu) 2，8，18，32，18，9，2

氧化價（氧化物） 3（兩性(xing)的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物(wu)質(zhi)狀(zhuang)態 固態、放(fang)射性(xing)

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(rong)化熱 62 kJ/mol

蒸氣壓 無數據

聲速 無數據

其他性質

電(dian)負(fu)性(xing) 1.1（鮑(bao)林標度(du)）

比熱 無數據

電導率 無數據

熱導率(lv) 12 W/（m·K）

第一(yi)電(dian)離能 499 kJ/mol

第二電離能(neng) 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在(zai)自然(ran)界(jie)，錒(a)(a)(a)存(cun)在(zai)于鈾礦石中，由鈾衰變而來，三個天然(ran)放射(she)(she)系(xi)中有(you)錒(a)(a)(a)的兩個同位素227Ac及228Ac，分別(bie)存(cun)在(zai)于錒(a)(a)(a)系(xi)及釷(tu)系(xi)中，是錒(a)(a)(a)所(suo)有(you)同位素中唯一的兩個天然(ran)放射(she)(she)性核素，如圖《錒(a)(a)(a)系(xi)衰變鏈》所(suo)示。

在提取高放(fang)射(she)(she)純度(du)(du)227Ac的過程(cheng)中，如(ru)果所用鈾(you)礦(kuang)石含有釷也(ye)即(ji)含有228Ac，由于228Ac的半衰期僅(jin)為6.15h，極易轉變成228Th（Th228T?=1.9131a），在除(chu)去(qu)Th的時候，一定程(cheng)度(du)(du)上可以認為228Ac也(ye)被除(chu)去(qu)，即(ji)使(shi)還(huan)有少量(liang)228Ac存在，經過不(bu)長的時間后，也(ye)會衰變完(wan)，并不(bu)會對227Ac的放(fang)射(she)(she)性純度(du)(du)造(zao)(zao)成太(tai)大的影響(xiang)，也(ye)不(bu)會造(zao)(zao)成228Ac的濃(nong)集，因而造(zao)(zao)成220Rn對219Rn射(she)(she)氣純度(du)(du)的影響(xiang)。

用途

錒(a)系元(yuan)素的用(yong)(yong)(yong)途(tu)越來越廣，鈾(you)-233、鈾(you)-235和(he)钚-239是核反應堆和(he)核電站用(yong)(yong)(yong)的燃料，錒(a)—227、鋦—244和(he)钚—238等(deng)則用(yong)(yong)(yong)作宇航飛行器的熱源。雖(sui)然錒(a)天(tian)然存在(zai)于(yu)鈾(you)礦里，但含量極低(di)。當人(ren)們真(zhen)正需要一些錒(a)的時候，可以(yi)用(yong)(yong)(yong)以(yi)下(xia)方法來生產：在(zai)核反應堆中用(yong)(yong)(yong)中子轟擊(ji)鐳-225，將它轉化為鐳-227，后者會(hui)以(yi)42分(fen)鐘的半衰(shuai)期(qi)衰(shuai)變為錒(a)的長壽命同位素錒(a)-227。