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錒(a)（Actinium），一種(zhong)天然放射性元素，化學符號(hao)Ac，原子(zi)序數89，原子(zi)相對質量227.0278，屬錒(a)系(xi)元素，為銀白色金屬。其英文(wen)名(ming)來源于希臘文(wen)aktis（射線）。1899年法國的(de)A.一L.德比埃爾(er)內從(cong)鈾礦渣中分(fen)離出(chu)錒(a)。

已發(fa)現質量(liang)數209-232的全部錒(a)(a)同位(wei)(wei)素，除(chu)錒(a)(a)227和錒(a)(a)228是天然(ran)放射性(xing)同位(wei)(wei)素外，其余都是通過人(ren)工核反應合成的。錒(a)(a)-227是錒(a)(a)-鈾放射性(xing)衰(shuai)變系的衰(shuai)變產物，在鈾礦中賦存量(liang)為每噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒(a)為(wei)銀(yin)白(bai)色金(jin)屬(shu)，熔(rong)點1320K±50K，沸點3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金(jin)屬(shu)錒(a)具有面心(xin)立方晶格。錒(a)原子的(de)外(wai)電子層構型為(wei)（Rn）6d7s。錒(a)的(de)氧化(hua)(hua)態為(wei)+3。它的(de)化(hua)(hua)學性質與鑭(lan)和(he)釔十分相似。錒(a)的(de)氟化(hua)(hua)物、氫氧化(hua)(hua)物、碳酸(suan)鹽(yan)、磷(lin)酸(suan)鹽(yan)和(he)草酸(suan)鹽(yan)不(bu)溶于水。示蹤量(liang)的(de)錒(a)常(chang)用氟化(hua)(hua)鑭(lan)或草酸(suan)鑭(lan)共沉淀載帶。用離子交換(huan)色層分離（見稀土(tu)元素(su)色層分離）或溶劑萃取法可(ke)使鑭(lan)系元素(su)與錒(a)分離。

由(you)于鈾(you)礦石(shi)中(zhong)含有稀(xi)土元(yuan)素，因(yin)此(ci)，從鈾(you)礦石(shi)提取只能(neng)得(de)到錒的(de)(de)濃(nong)縮物。在反應堆中(zhong)用(yong)熱中(zhong)子輻照(zhao)鐳(lei)-226靶，由(you)核反應可制得(de)高純度的(de)(de)227Ac。用(yong)稀(xi)硝(xiao)酸將(jiang)輻照(zhao)過(guo)的(de)(de)鐳(lei)靶溶解，加入濃(nong)硝(xiao)酸使鐳(lei)沉淀(dian)(dian)。過(guo)濾，濾液(ye)通過(guo)陰離(li)子交換樹(shu)脂柱，使Ac與釷-228分離(li)。再用(yong)草酸鹽沉淀(dian)(dian)法(fa)提純錒，于973K溫度下(xia)灼燒得(de)到Ac2O3。比利時于20世紀70年代用(yong)這種方法(fa)，生產了約20g錒-227。

歷史

錒(a)227的(de)半衰期為21.77年(nian)。它于(yu)1899年(nian)首先被法(fa)國科學家安德烈-德拜(bai)耳(er)尼（André-Debierne）發現，隨后在1902年(nian)德國化學家弗雷德里(li)奇-奧托-吉賽(sai)爾(er)（Friedrich-Otto-Giesel）也獨(du)立地發現了該元素。存(cun)在于(yu)瀝青鈾(you)礦及(ji)其它含鈾(you)礦物(wu)中。人(ren)工(gong)制備錒(a)的(de)數量極少，其在商業和科學研究(jiu)方面極為有限。其名字來自于(yu)希臘文(wen)“aktinos”，意為“射線”或“光(guang)束”。

1789年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)克拉(la)普(pu)羅特（M.H.Klaproth）從瀝青鈾(you)(you)礦中(zhong)發(fa)現(xian)鈾(you)(you)，是(shi)錒(a)系(xi)中(zhong)第一個被(bei)發(fa)現(xian)的元素。1828年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)貝(bei)采利烏斯（J.J.Berzelius）發(fa)現(xian)釷。鈾(you)(you)和(he)釷的發(fa)現(xian)為大部(bu)分其他(ta)錒(a)系(xi)元素的制取開辟了(le)道路(lu)。1899年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)在居里(li)實驗室工作的德比爾納（A.L.Debierne）發(fa)現(xian)錒(a)，1902年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)蓋瑟爾（F.Geisel）也獨立發(fa)現(xian)了(le)錒(a)。1913年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)法(fa)揚(yang)斯（K.Fajans）和(he)格(ge)林（O.G?hring）發(fa)現(xian)了(le)鏷(pu)的同(tong)(tong)位(wei)素234Pa，1917年(nian)(nian)(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)(nian)(nian)麥克米倫（E.M.McMillan）和(he)艾貝(bei)爾森(sen)（P.H.Abelson）用(yong)中(zhong)子(zi)(zi)(zi)輻照(zhao)天然鈾(you)(you)得(de)(de)到(dao)镎。同(tong)(tong)年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)，西博格(ge)（G.T.Seaborg）等(deng)用(yong)氘核轟(hong)(hong)擊(ji)(ji)(ji)鈾(you)(you)得(de)(de)到(dao)钚。1944年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)他(ta)又利用(yong)钚同(tong)(tong)位(wei)素的中(zhong)子(zi)(zi)(zi)俘獲(huo)(huo)反應獲(huo)(huo)得(de)(de)镅(mei)，用(yong)氦(hai)離(li)子(zi)(zi)(zi)轟(hong)(hong)擊(ji)(ji)(ji)钚同(tong)(tong)位(wei)素獲(huo)(huo)得(de)(de)鋦，1949年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)湯普(pu)森(sen)（S.G.Thompson）等(deng)人(ren)用(yong)氦(hai)離(li)子(zi)(zi)(zi)轟(hong)(hong)擊(ji)(ji)(ji)241Am獲(huo)(huo)得(de)(de)锫，1950年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)用(yong)氦(hai)離(li)子(zi)(zi)(zi)轟(hong)(hong)擊(ji)(ji)(ji)242Cm獲(huo)(huo)得(de)(de)锎。吉奧索（A.Ghiorso）等(deng)人(ren)又于1952年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1953年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1955年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1958年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)、1961年(nian)(nian)(nian)(nian)(nian)分別獲(huo)(huo)得(de)(de)锿(ai)、鐨(fei)、鍆(men)、锘(nuo)和(he)鐒。

當前世界錒系(xi)(xi)各種元素的生產規模相(xiang)差很大；鈾的年(nian)產量以(yi)(yi)萬噸(dun)計(ji)(ji)，釷以(yi)(yi)千噸(dun)計(ji)(ji)，钚以(yi)(yi)噸(dun)計(ji)(ji)，镎、鏷、镅以(yi)(yi)公斤計(ji)(ji)，錒、鏷、鋦(ju)、锎以(yi)(yi)克(ke)(ke)計(ji)(ji)，锎外錒系(xi)(xi)元素以(yi)(yi)毫克(ke)(ke)甚至以(yi)(yi)原子數計(ji)(ji)。中國已制得所有(you)的錒系(xi)(xi)元素。

錒系元(yuan)素主要用作核反應(ying)堆(dui)的(de)(de)原料，便攜式的(de)(de)γ或X射線源；鈾和钚等是(shi)制造核武器(qi)的(de)(de)主要原料。

化學性質

錒(a)在空氣中放置緩慢變成Ac2O3（三氧(yang)化二錒(a)）；錒(a)具有較強的堿(jian)性。錒(a)的常見(jian)氧(yang)化態(tai)為(wei)+Ⅱ和+Ⅲ。

錒(a)系元(yuan)(yuan)素(su)(su)：周期系ⅢB族中(zhong)原子(zi)序數為89~103的(de)15種(zhong)(zhong)化學(xue)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)統稱(cheng)。包(bao)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（Fm）、鍆（Md）、锘（No）、鐒(lao)（Lr），它們都是放射(she)性元(yuan)(yuan)素(su)(su)。鈾(you)以(yi)后的(de)原子(zi)序數為93~109的(de)17種(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)稱(cheng)為超鈾(you)元(yuan)(yuan)素(su)(su)。前四種(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)錒(a)、釷(tu)、鏷、鈾(you)存(cun)(cun)在于自然(ran)界中(zhong)，其余11種(zhong)(zhong)全部用(yong)人工核反應合成。錒(a)系元(yuan)(yuan)素(su)(su)原子(zi)結(jie)構的(de)特點是：錒(a)以(yi)后的(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)電子(zi)依次(ci)填充(chong)5f內(nei)電子(zi)層，它們的(de)最外層的(de)電子(zi)構型基本相(xiang)同，使錒(a)系元(yuan)(yuan)素(su)(su)之間(jian)的(de)性質非常相(xiang)似(si)，與鑭系元(yuan)(yuan)素(su)(su)一樣(yang)，錒(a)系元(yuan)(yuan)素(su)(su)中(zhong)也存(cun)(cun)在著(zhu)離子(zi)半徑收縮現象。

錒系(xi)元(yuan)素都是金屬，與鑭系(xi)元(yuan)素一樣(yang)，化學性(xing)質比(bi)較(jiao)活潑。它(ta)們(men)的(de)(de)氯化物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、高氯酸(suan)鹽(yan)可溶(rong)于(yu)水，氫氧化物(wu)、氟化物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、草(cao)酸(suan)鹽(yan)不溶(rong)于(yu)水。大(da)多數錒系(xi)元(yuan)素能形成(cheng)配(pei)位化合物(wu)。α衰變和自發裂變是錒系(xi)元(yuan)素的(de)(de)重(zhong)要核特性(xing)，隨著原子(zi)序數的(de)(de)增大(da)，半(ban)衰期(qi)依次(ci)縮短，鈾238的(de)(de)半(ban)衰期(qi)為(wei)4.468×10?年；鐒260的(de)(de)半(ban)衰期(qi)只(zhi)有3分鐘。錒系(xi)元(yuan)素的(de)(de)毒性(xing)和輻(fu)射（特別是吸入人體內(nei)的(de)(de)α輻(fu)射體）的(de)(de)危害(hai)較(jiao)大(da)，必須在有防護措施的(de)(de)密閉工作箱中操作這些物(wu)質。

在人工(gong)合成的錒系(xi)元(yuan)素中，只(zhi)有钚、镎、镅、鋦的年產量達(da)千克級(ji)以上，锎僅(jin)為克量級(ji)，锿以后的元(yuan)素量極少(shao)，半衰期很短，僅(jin)用(yong)于(yu)研究。用(yong)途比(bi)較多的只(zhi)限(xian)于(yu)鈾(you)和釷(tu)，钚在某些情(qing)況下(xia)用(yong)作核燃料。

已知的錒(a)(a)(a)(a)化(hua)(hua)合(he)物(wu)十(shi)分少，主要有(you)三(san)氟化(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac F3）、三(san)氯(lv)化(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac Cl3）、三(san)溴化(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac Br3）、氟氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac OF）、氯(lv)氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac OCl）、溴氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac OBr）、三(san)硫化(hua)(hua)二錒(a)(a)(a)(a)（Ac2S3）、氧(yang)化(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac2O3）和磷酸(suan)錒(a)(a)(a)(a)（Ac PO4）等。除Ac PO4以外，這些(xie)化(hua)(hua)合(he)物(wu)中Ac都以+3氧(yang)化(hua)(hua)態存在，且都有(you)相(xiang)對應的鑭(lan)化(hua)(hua)合(he)物(wu)。對應的鑭(lan)和錒(a)(a)(a)(a)化(hua)(hua)合(he)物(wu)在晶格常(chang)數上的差(cha)異不(bu)超過(guo)百(bai)分之十(shi)。

物理性質

錒(a)為銀白色金屬(shu)，能在暗處發光(guang)；熔點1050℃沸點3200℃密度10.07克(ke)/厘米3，面心立方晶格。錒(a)化學性(xing)質活潑(po)，與(yu)鑭(lan)和釔十分(fen)相(xiang)似(si)，可直接與(yu)多種非金屬(shu)元素直接反應；錒(a)有(you)較強(qiang)的(de)(de)堿(jian)性(xing)。錒(a)的(de)(de)剪切(qie)模量估計與(yu)鉛(qian)的(de)(de)相(xiang)近。錒(a)的(de)(de)放射性(xing)很強(qiang)，它放射出的(de)(de)高能粒(li)子足以將周圍的(de)(de)空氣電解(jie)，從而(er)發出暗藍色的(de)(de)光(guang)錒(a)主要用做航(hang)天器(qi)中的(de)(de)熱源。錒(a)系元素都有(you)放射性(xing)。

原子屬性

原子量(liang) 227.0278 原子量(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

價電子(zi)排布 [氡]6d17s2

電子在每(mei)能級(ji)的排布 2，8，18，32，18，9，2

氧化(hua)價（氧化(hua)物(wu)） 3（兩(liang)性的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質(zhi)狀(zhuang)態(tai) 固態(tai)、放射性

熔(rong)點 1323 K（1050 °C）

沸(fei)點(dian) 3473 K （3200 °C）

摩爾體積(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

電負(fu)性 1.1（鮑林(lin)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(zi)然(ran)界，錒存在于鈾礦(kuang)石中(zhong)，由鈾衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)而來，三個(ge)(ge)天然(ran)放射系(xi)(xi)中(zhong)有錒的兩個(ge)(ge)同位(wei)素227Ac及228Ac，分別存在于錒系(xi)(xi)及釷(tu)系(xi)(xi)中(zhong)，是(shi)錒所有同位(wei)素中(zhong)唯一的兩個(ge)(ge)天然(ran)放射性核素，如(ru)圖《錒系(xi)(xi)衰(shuai)(shuai)變(bian)(bian)鏈》所示。

在提取高放射(she)純度(du)227Ac的(de)過(guo)程中，如(ru)果所用鈾礦石含有(you)釷也(ye)即含有(you)228Ac，由于228Ac的(de)半(ban)衰期僅為(wei)6.15h，極(ji)易轉變成228Th（Th228T?=1.9131a），在除去(qu)Th的(de)時候，一定程度(du)上可以認為(wei)228Ac也(ye)被除去(qu)，即使還有(you)少量228Ac存在，經過(guo)不(bu)長的(de)時間后，也(ye)會衰變完，并不(bu)會對(dui)227Ac的(de)放射(she)性純度(du)造成太大的(de)影響(xiang)，也(ye)不(bu)會造成228Ac的(de)濃集，因而造成220Rn對(dui)219Rn射(she)氣(qi)純度(du)的(de)影響(xiang)。

用途

錒(a)系元素的(de)(de)用(yong)(yong)途越來越廣，鈾(you)-233、鈾(you)-235和(he)(he)钚-239是核反(fan)應堆和(he)(he)核電站(zhan)用(yong)(yong)的(de)(de)燃(ran)料，錒(a)—227、鋦—244和(he)(he)钚—238等(deng)則用(yong)(yong)作宇航飛(fei)行器(qi)的(de)(de)熱源。雖然錒(a)天(tian)然存在于鈾(you)礦里，但(dan)含量(liang)極低。當(dang)人們真(zhen)正需(xu)要(yao)一些(xie)錒(a)的(de)(de)時(shi)候(hou)，可以用(yong)(yong)以下(xia)方法來生(sheng)產：在核反(fan)應堆中(zhong)用(yong)(yong)中(zhong)子轟擊鐳(lei)-225，將它轉化為鐳(lei)-227，后者(zhe)會以42分鐘的(de)(de)半衰期衰變為錒(a)的(de)(de)長(chang)壽命同(tong)位素錒(a)-227。