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錒（Actinium），一種天然(ran)放射性元(yuan)素(su)，化學符號Ac，原子(zi)序數89，原子(zi)相對質量227.0278，屬錒系(xi)元(yuan)素(su)，為(wei)銀白色金屬。其(qi)英(ying)文(wen)名來源于希臘文(wen)aktis（射線(xian)）。1899年法(fa)國的(de)A.一L.德比(bi)埃(ai)爾(er)內(nei)從(cong)鈾礦渣中分離(li)出(chu)錒。

已發現質(zhi)量數(shu)209-232的(de)全部(bu)錒(a)同位(wei)素(su)，除(chu)錒(a)227和錒(a)228是(shi)天然(ran)放(fang)射(she)性同位(wei)素(su)外(wai)，其余(yu)都是(shi)通過人工核反應合成的(de)。錒(a)-227是(shi)錒(a)-鈾放(fang)射(she)性衰(shuai)變(bian)(bian)系的(de)衰(shuai)變(bian)(bian)產物，在(zai)鈾礦中賦(fu)存量為每噸(dun)鈾約0.2毫克。

簡介

錒(a)為銀白(bai)色金(jin)屬(shu)，熔點1320K±50K，沸點3470K±300K，密度(du)（293K）10062kg/m3。金(jin)屬(shu)錒(a)具(ju)有面心(xin)立方晶格。錒(a)原子的外電子層(ceng)構型為（Rn）6d7s。錒(a)的氧(yang)化態為+3。它的化學性質與(yu)鑭和釔十分(fen)相似。錒(a)的氟(fu)化物、氫氧(yang)化物、碳酸(suan)(suan)鹽(yan)、磷酸(suan)(suan)鹽(yan)和草(cao)酸(suan)(suan)鹽(yan)不溶于水。示蹤量的錒(a)常(chang)用氟(fu)化鑭或草(cao)酸(suan)(suan)鑭共沉淀載帶。用離子交換(huan)色層(ceng)分(fen)離（見稀(xi)土元素(su)色層(ceng)分(fen)離）或溶劑萃取法可(ke)使鑭系元素(su)與(yu)錒(a)分(fen)離。

由于鈾礦(kuang)(kuang)石(shi)中(zhong)(zhong)含有稀土元素，因此，從鈾礦(kuang)(kuang)石(shi)提取只能得(de)到(dao)錒的(de)濃縮(suo)物。在反(fan)應堆中(zhong)(zhong)用(yong)(yong)熱(re)中(zhong)(zhong)子(zi)輻照鐳-226靶，由核反(fan)應可(ke)制得(de)高純(chun)度(du)(du)的(de)227Ac。用(yong)(yong)稀硝酸將輻照過(guo)的(de)鐳靶溶解，加入(ru)濃硝酸使(shi)鐳沉(chen)淀。過(guo)濾(lv)(lv)，濾(lv)(lv)液通(tong)過(guo)陰(yin)離子(zi)交換(huan)樹(shu)脂柱(zhu)，使(shi)Ac與釷-228分(fen)離。再用(yong)(yong)草酸鹽沉(chen)淀法提純(chun)錒，于973K溫度(du)(du)下灼燒得(de)到(dao)Ac2O3。比利時于20世紀(ji)70年代用(yong)(yong)這種方法，生產了約20g錒-227。

歷史

錒227的(de)半衰期為21.77年(nian)。它于(yu)1899年(nian)首先被法國科學(xue)家安德烈-德拜耳尼（André-Debierne）發現，隨后在(zai)1902年(nian)德國化(hua)學(xue)家弗雷德里奇-奧托-吉賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也獨(du)立地(di)發現了該元素。存在(zai)于(yu)瀝(li)青鈾(you)礦及其它含鈾(you)礦物中。人工制備錒的(de)數量極(ji)少(shao)，其在(zai)商業和科學(xue)研究方面極(ji)為有限。其名(ming)字(zi)來自于(yu)希(xi)臘文“aktinos”，意(yi)為“射線(xian)”或“光束(shu)”。

1789年(nian)(nian)(nian)(nian)克拉普羅特(te)（M.H.Klaproth）從瀝(li)青(qing)鈾(you)(you)礦中(zhong)發(fa)(fa)現(xian)鈾(you)(you)，是錒(a)系(xi)中(zhong)第一個被(bei)發(fa)(fa)現(xian)的(de)元素。1828年(nian)(nian)(nian)(nian)貝采利(li)烏斯(si)（J.J.Berzelius）發(fa)(fa)現(xian)釷(tu)。鈾(you)(you)和(he)(he)(he)釷(tu)的(de)發(fa)(fa)現(xian)為大部分(fen)其他錒(a)系(xi)元素的(de)制取(qu)開(kai)辟了道路。1899年(nian)(nian)(nian)(nian)在居(ju)里實(shi)驗室工(gong)作的(de)德比爾納(na)（A.L.Debierne）發(fa)(fa)現(xian)錒(a)，1902年(nian)(nian)(nian)(nian)蓋(gai)瑟(se)爾（F.Geisel）也獨立發(fa)(fa)現(xian)了錒(a)。1913年(nian)(nian)(nian)(nian)法揚斯(si)（K.Fajans）和(he)(he)(he)格林（O.G?hring）發(fa)(fa)現(xian)了鏷的(de)同(tong)位(wei)素234Pa，1917年(nian)(nian)(nian)(nian)哈恩（O.Hahn）和(he)(he)(he)梅特(te)勒（L.Meitner）發(fa)(fa)現(xian)了231Pa。1940年(nian)(nian)(nian)(nian)麥克米倫（E.M.McMillan）和(he)(he)(he)艾貝爾森(sen)（P.H.Abelson）用中(zhong)子輻(fu)照(zhao)天然鈾(you)(you)得(de)(de)(de)到镎。同(tong)年(nian)(nian)(nian)(nian)，西博(bo)格（G.T.Seaborg）等用氘(dao)核轟擊(ji)鈾(you)(you)得(de)(de)(de)到钚。1944年(nian)(nian)(nian)(nian)他又(you)(you)利(li)用钚同(tong)位(wei)素的(de)中(zhong)子俘獲反(fan)應獲得(de)(de)(de)镅，用氦(hai)(hai)離(li)子轟擊(ji)钚同(tong)位(wei)素獲得(de)(de)(de)鋦，1949年(nian)(nian)(nian)(nian)湯普森(sen)（S.G.Thompson）等人用氦(hai)(hai)離(li)子轟擊(ji)241Am獲得(de)(de)(de)锫，1950年(nian)(nian)(nian)(nian)用氦(hai)(hai)離(li)子轟擊(ji)242Cm獲得(de)(de)(de)锎。吉奧索（A.Ghiorso）等人又(you)(you)于(yu)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)別獲得(de)(de)(de)锿、鐨、鍆、锘和(he)(he)(he)鐒。

當(dang)前世界錒(a)系各種元(yuan)素的(de)生產規模相差(cha)很大；鈾的(de)年產量以萬噸計(ji)，釷以千噸計(ji)，钚以噸計(ji)，镎、鏷、镅以公斤計(ji)，錒(a)、鏷、鋦、锎以克計(ji)，锎外(wai)錒(a)系元(yuan)素以毫克甚(shen)至以原子數計(ji)。中國(guo)已制得所有的(de)錒(a)系元(yuan)素。

錒系元素主要用作核反應(ying)堆的原料(liao)，便攜式的γ或X射線源；鈾和钚等(deng)是(shi)制(zhi)造核武器的主要原料(liao)。

化學性質

錒(a)在空氣中放置緩慢變成Ac2O3（三氧(yang)化二(er)錒(a)）；錒(a)具有較強的(de)堿性。錒(a)的(de)常見氧(yang)化態為+Ⅱ和(he)+Ⅲ。

錒(a)系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)：周期系(xi)(xi)ⅢB族中原子(zi)序(xu)數為(wei)(wei)89~103的(de)(de)15種(zhong)化學元(yuan)(yuan)素(su)(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(mei)（Am）、鋦(ju)（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿（Es）、鐨（Fm）、鍆(men)（Md）、锘(nuo)（No）、鐒（Lr），它(ta)們都是放射性(xing)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)。鈾(you)以(yi)后的(de)(de)原子(zi)序(xu)數為(wei)(wei)93~109的(de)(de)17種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)稱為(wei)(wei)超(chao)鈾(you)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)。前四種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)錒(a)、釷(tu)、鏷、鈾(you)存在(zai)于自然界(jie)中，其(qi)余11種(zhong)全部(bu)用人工核反應(ying)合成。錒(a)系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)原子(zi)結(jie)構的(de)(de)特(te)點是：錒(a)以(yi)后的(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)電(dian)子(zi)依次(ci)填充5f內(nei)電(dian)子(zi)層，它(ta)們的(de)(de)最外層的(de)(de)電(dian)子(zi)構型基(ji)本相同(tong)，使錒(a)系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)之間的(de)(de)性(xing)質(zhi)非常相似，與鑭系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)一樣(yang)，錒(a)系(xi)(xi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)中也存在(zai)著離(li)子(zi)半徑收縮現象(xiang)。

錒(a)(a)系元(yuan)素都是金屬，與鑭(lan)系元(yuan)素一(yi)樣(yang)，化(hua)學性質比較活潑。它們的氯(lv)化(hua)物、硫(liu)酸鹽、硝(xiao)酸鹽、高(gao)氯(lv)酸鹽可溶于(yu)水(shui)，氫氧(yang)化(hua)物、氟化(hua)物、硫(liu)酸鹽、草酸鹽不(bu)溶于(yu)水(shui)。大多數錒(a)(a)系元(yuan)素能形成配位(wei)化(hua)合(he)物。α衰(shuai)(shuai)變和自發裂變是錒(a)(a)系元(yuan)素的重要核(he)特性，隨著原(yuan)子序(xu)數的增(zeng)大，半衰(shuai)(shuai)期依(yi)次(ci)縮(suo)短(duan)，鈾(you)238的半衰(shuai)(shuai)期為4.468×10?年(nian)；鐒260的半衰(shuai)(shuai)期只有3分鐘。錒(a)(a)系元(yuan)素的毒性和輻(fu)射(she)（特別是吸入人體(ti)內的α輻(fu)射(she)體(ti)）的危害較大，必須在(zai)有防護措施的密閉工作(zuo)箱中(zhong)操作(zuo)這些物質。

在人工合成的錒系元素(su)中，只有钚、镎、镅、鋦的年產(chan)量達千克級以上，锎僅為克量級，锿以后的元素(su)量極少，半衰期(qi)很(hen)短，僅用于研究。用途比較(jiao)多的只限于鈾和(he)釷，钚在某些情況下用作核燃料。

已知的(de)錒(a)(a)(a)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物十分(fen)少，主要有(you)三氟化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)（Ac F3）、三氯化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)（Ac Cl3）、三溴化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)（Ac Br3）、氟氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)（Ac OF）、氯氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)（Ac OCl）、溴氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)（Ac OBr）、三硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)二錒(a)(a)(a)（Ac2S3）、氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)（Ac2O3）和(he)磷酸錒(a)(a)(a)（Ac PO4）等。除(chu)Ac PO4以(yi)外，這些化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物中Ac都以(yi)+3氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)存(cun)在(zai)，且都有(you)相對應的(de)鑭化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物。對應的(de)鑭和(he)錒(a)(a)(a)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)合(he)物在(zai)晶格常數上的(de)差異不超過百(bai)分(fen)之十。

物理性質

錒(a)為銀白色金(jin)屬，能在暗處發光；熔(rong)點(dian)1050℃沸點(dian)3200℃密度10.07克/厘米3，面(mian)心立方晶格(ge)。錒(a)化學性質活潑，與鑭和釔十分相似(si)，可直接與多種非金(jin)屬元(yuan)素直接反應；錒(a)有較強的(de)(de)(de)堿性。錒(a)的(de)(de)(de)剪(jian)切模量估計(ji)與鉛(qian)的(de)(de)(de)相近(jin)。錒(a)的(de)(de)(de)放(fang)射性很強，它放(fang)射出的(de)(de)(de)高能粒子(zi)足以將周圍的(de)(de)(de)空氣(qi)電解，從而發出暗藍色的(de)(de)(de)光錒(a)主要用做航天器中的(de)(de)(de)熱源。錒(a)系元(yuan)素都有放(fang)射性。

原子屬性

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

原(yuan)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(pai)布 [氡(dong)]6d17s2

電子在每能級的排布 2，8，18，32，18，9，2

氧(yang)化價（氧(yang)化物） 3（兩(liang)性的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質(zhi)狀態(tai) 固(gu)態(tai)、放射性

熔(rong)點(dian) 1323 K（1050 °C）

沸點 3473 K （3200 °C）

摩(mo)爾體積(ji) 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(dian)負性 1.1（鮑(bao)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

第二電(dian)離(li)能 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在(zai)自然界，錒(a)(a)存在(zai)于鈾礦石(shi)中，由鈾衰變(bian)而來，三個(ge)(ge)天然放射系(xi)中有(you)(you)錒(a)(a)的兩個(ge)(ge)同位素(su)(su)227Ac及(ji)228Ac，分別(bie)存在(zai)于錒(a)(a)系(xi)及(ji)釷系(xi)中，是錒(a)(a)所有(you)(you)同位素(su)(su)中唯一(yi)的兩個(ge)(ge)天然放射性(xing)核素(su)(su)，如圖《錒(a)(a)系(xi)衰變(bian)鏈》所示。

在(zai)提取高放射(she)(she)純(chun)(chun)度(du)(du)227Ac的(de)過(guo)程(cheng)中，如果所用鈾礦石含有(you)釷也即含有(you)228Ac，由于228Ac的(de)半衰期僅為6.15h，極(ji)易轉變成228Th（Th228T?=1.9131a），在(zai)除去Th的(de)時(shi)候(hou)，一定程(cheng)度(du)(du)上(shang)可以認為228Ac也被除去，即使還有(you)少量228Ac存在(zai)，經過(guo)不長的(de)時(shi)間(jian)后(hou)，也會(hui)衰變完，并不會(hui)對227Ac的(de)放射(she)(she)性純(chun)(chun)度(du)(du)造成太大的(de)影響，也不會(hui)造成228Ac的(de)濃集，因而(er)造成220Rn對219Rn射(she)(she)氣純(chun)(chun)度(du)(du)的(de)影響。

用途

錒系元素的(de)用(yong)途越(yue)來越(yue)廣(guang)，鈾(you)-233、鈾(you)-235和钚-239是核反應堆(dui)和核電站(zhan)用(yong)的(de)燃料(liao)，錒—227、鋦—244和钚—238等則用(yong)作宇航飛行器的(de)熱源。雖(sui)然錒天(tian)然存在(zai)于鈾(you)礦里(li)，但含(han)量極低。當(dang)人們真(zhen)正需要一(yi)些錒的(de)時候，可以(yi)用(yong)以(yi)下(xia)方(fang)法來生產：在(zai)核反應堆(dui)中用(yong)中子轟擊(ji)鐳-225，將它轉化(hua)為鐳-227，后者會以(yi)42分鐘(zhong)的(de)半衰(shuai)期衰(shuai)變為錒的(de)長壽命同位(wei)素錒-227。