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錒(a)(a)（Actinium），一種天然放射性元素，化學符號(hao)Ac，原子序(xu)數89，原子相(xiang)對質量(liang)227.0278，屬錒(a)(a)系元素，為銀白色金屬。其英(ying)文(wen)名來(lai)源于(yu)希臘文(wen)aktis（射線(xian)）。1899年法(fa)國(guo)的(de)A.一L.德比埃爾(er)內從鈾礦渣中分離出錒(a)(a)。

已發現質量(liang)數209-232的全部(bu)錒(a)(a)(a)同位素(su)，除錒(a)(a)(a)227和錒(a)(a)(a)228是天然放射性(xing)同位素(su)外(wai)，其(qi)余都是通過人(ren)工核反應合成的。錒(a)(a)(a)-227是錒(a)(a)(a)-鈾放射性(xing)衰變系(xi)的衰變產物，在(zai)鈾礦中賦存量(liang)為(wei)每噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒(a)(a)為銀白色(se)金(jin)屬(shu)，熔(rong)點1320K±50K，沸(fei)點3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金(jin)屬(shu)錒(a)(a)具有面心立方晶格。錒(a)(a)原(yuan)子的(de)(de)外電子層(ceng)構型為（Rn）6d7s。錒(a)(a)的(de)(de)氧化(hua)態為+3。它的(de)(de)化(hua)學性質與鑭和(he)釔(yi)十分(fen)相似。錒(a)(a)的(de)(de)氟化(hua)物(wu)、氫氧化(hua)物(wu)、碳酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)、磷酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)和(he)草(cao)酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan)不溶于(yu)水(shui)。示蹤量的(de)(de)錒(a)(a)常用氟化(hua)鑭或草(cao)酸(suan)(suan)鑭共沉淀載帶。用離(li)子交換色(se)層(ceng)分(fen)離(li)（見稀土元(yuan)素色(se)層(ceng)分(fen)離(li)）或溶劑萃取法可使鑭系(xi)元(yuan)素與錒(a)(a)分(fen)離(li)。

由于鈾礦(kuang)石中含有稀土元素，因(yin)此，從鈾礦(kuang)石提取只能(neng)得(de)到(dao)錒(a)的濃縮物。在反應堆中用(yong)(yong)熱中子(zi)輻照鐳(lei)-226靶(ba)，由核(he)反應可制(zhi)得(de)高純度的227Ac。用(yong)(yong)稀硝(xiao)酸(suan)將輻照過的鐳(lei)靶(ba)溶解，加(jia)入濃硝(xiao)酸(suan)使(shi)鐳(lei)沉淀。過濾，濾液通過陰離(li)子(zi)交換樹脂(zhi)柱，使(shi)Ac與釷-228分離(li)。再(zai)用(yong)(yong)草(cao)酸(suan)鹽沉淀法提純錒(a)，于973K溫度下灼燒得(de)到(dao)Ac2O3。比利時于20世紀70年代用(yong)(yong)這種方法，生產(chan)了約(yue)20g錒(a)-227。

歷史

錒(a)227的半衰期為(wei)(wei)21.77年(nian)(nian)。它于1899年(nian)(nian)首(shou)先被(bei)法國科(ke)學家安德烈-德拜耳尼（André-Debierne）發(fa)現，隨后在1902年(nian)(nian)德國化學家弗雷德里奇(qi)-奧托-吉賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也獨立地發(fa)現了該元素(su)。存在于瀝青鈾礦及(ji)其它含鈾礦物中。人工制(zhi)備錒(a)的數(shu)量極少，其在商業和科(ke)學研究方(fang)面極為(wei)(wei)有(you)限。其名(ming)字(zi)來自于希臘文“aktinos”，意(yi)為(wei)(wei)“射(she)線”或“光束”。

1789年(nian)(nian)(nian)克(ke)拉普羅特(te)（M.H.Klaproth）從瀝青鈾(you)礦(kuang)中(zhong)(zhong)發(fa)(fa)(fa)現(xian)鈾(you)，是錒(a)系(xi)中(zhong)(zhong)第一(yi)個被發(fa)(fa)(fa)現(xian)的(de)(de)元素(su)。1828年(nian)(nian)(nian)貝(bei)(bei)采利烏(wu)斯（J.J.Berzelius）發(fa)(fa)(fa)現(xian)釷(tu)。鈾(you)和(he)釷(tu)的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)現(xian)為大部分其他錒(a)系(xi)元素(su)的(de)(de)制(zhi)取開(kai)辟了(le)(le)(le)道路。1899年(nian)(nian)(nian)在居里實(shi)驗室工作的(de)(de)德比爾(er)(er)納（A.L.Debierne）發(fa)(fa)(fa)現(xian)錒(a)，1902年(nian)(nian)(nian)蓋(gai)瑟(se)爾(er)(er)（F.Geisel）也獨(du)立發(fa)(fa)(fa)現(xian)了(le)(le)(le)錒(a)。1913年(nian)(nian)(nian)法揚斯（K.Fajans）和(he)格林（O.G?hring）發(fa)(fa)(fa)現(xian)了(le)(le)(le)鏷(pu)的(de)(de)同(tong)(tong)位(wei)素(su)234Pa，1917年(nian)(nian)(nian)哈(ha)恩（O.Hahn）和(he)梅特(te)勒（L.Meitner）發(fa)(fa)(fa)現(xian)了(le)(le)(le)231Pa。1940年(nian)(nian)(nian)麥克(ke)米(mi)倫（E.M.McMillan）和(he)艾貝(bei)(bei)爾(er)(er)森（P.H.Abelson）用中(zhong)(zhong)子(zi)輻照天(tian)然(ran)鈾(you)得(de)(de)到(dao)镎。同(tong)(tong)年(nian)(nian)(nian)，西(xi)博格（G.T.Seaborg）等(deng)用氘核轟(hong)擊鈾(you)得(de)(de)到(dao)钚。1944年(nian)(nian)(nian)他又利用钚同(tong)(tong)位(wei)素(su)的(de)(de)中(zhong)(zhong)子(zi)俘獲(huo)反應獲(huo)得(de)(de)镅，用氦離(li)子(zi)轟(hong)擊钚同(tong)(tong)位(wei)素(su)獲(huo)得(de)(de)鋦(ju)，1949年(nian)(nian)(nian)湯普森（S.G.Thompson）等(deng)人用氦離(li)子(zi)轟(hong)擊241Am獲(huo)得(de)(de)锫，1950年(nian)(nian)(nian)用氦離(li)子(zi)轟(hong)擊242Cm獲(huo)得(de)(de)锎。吉(ji)奧索（A.Ghiorso）等(deng)人又于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)分別獲(huo)得(de)(de)锿、鐨、鍆、锘和(he)鐒。

當前世(shi)界(jie)錒系(xi)各種元(yuan)素(su)的生產(chan)規模(mo)相差很大(da)；鈾的年產(chan)量以(yi)(yi)萬噸計(ji)，釷以(yi)(yi)千(qian)噸計(ji)，钚(bu)以(yi)(yi)噸計(ji)，镎、鏷(pu)(pu)、镅以(yi)(yi)公(gong)斤計(ji)，錒、鏷(pu)(pu)、鋦(ju)、锎以(yi)(yi)克計(ji)，锎外錒系(xi)元(yuan)素(su)以(yi)(yi)毫克甚至以(yi)(yi)原子(zi)數(shu)計(ji)。中國已制得所有的錒系(xi)元(yuan)素(su)。

錒系元(yuan)素主要用作(zuo)核(he)反應堆的(de)原料，便攜式的(de)γ或X射線源；鈾和钚等是制造核(he)武器的(de)主要原料。

化學性質

錒在空氣(qi)中放置(zhi)緩慢變成Ac2O3（三氧化二錒）；錒具(ju)有(you)較強的(de)堿性。錒的(de)常見氧化態為(wei)+Ⅱ和(he)+Ⅲ。

錒系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)：周(zhou)期(qi)系(xi)ⅢB族中原子(zi)(zi)序數為89~103的(de)15種化學元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)統稱(cheng)。包(bao)括(kuo)錒（Ac）、釷(tu)(tu)（Th）、鏷（Pa）、鈾(you)(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(xing)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)。鈾(you)(you)以后的(de)原子(zi)(zi)序數為93~109的(de)17種元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)稱(cheng)為超鈾(you)(you)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)。前四種元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)錒、釷(tu)(tu)、鏷、鈾(you)(you)存在(zai)于自(zi)然(ran)界中，其余11種全部(bu)用人工核反應(ying)合成(cheng)。錒系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)原子(zi)(zi)結構(gou)(gou)的(de)特(te)點是：錒以后的(de)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)電(dian)子(zi)(zi)依次填充5f內電(dian)子(zi)(zi)層，它們的(de)最外(wai)層的(de)電(dian)子(zi)(zi)構(gou)(gou)型基本相同，使錒系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)之間的(de)性(xing)質非常相似，與鑭系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)一樣，錒系(xi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)中也存在(zai)著(zhu)離子(zi)(zi)半徑收(shou)縮現象。

錒(a)系(xi)元(yuan)素(su)都是金屬，與鑭系(xi)元(yuan)素(su)一樣，化學性質比(bi)較活(huo)潑。它們的(de)(de)(de)(de)(de)氯化物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、硝酸(suan)鹽(yan)、高氯酸(suan)鹽(yan)可溶于(yu)水，氫氧化物(wu)、氟化物(wu)、硫酸(suan)鹽(yan)、草酸(suan)鹽(yan)不溶于(yu)水。大多數(shu)錒(a)系(xi)元(yuan)素(su)能(neng)形成配(pei)位化合物(wu)。α衰變和自發(fa)裂變是錒(a)系(xi)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)核特性，隨著原子序數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)增大，半衰期依次縮短，鈾238的(de)(de)(de)(de)(de)半衰期為4.468×10?年；鐒260的(de)(de)(de)(de)(de)半衰期只有3分鐘。錒(a)系(xi)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)毒性和輻(fu)射(she)（特別是吸入人(ren)體內的(de)(de)(de)(de)(de)α輻(fu)射(she)體）的(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)害較大，必須(xu)在有防護措施的(de)(de)(de)(de)(de)密閉工作箱中操(cao)作這些(xie)物(wu)質。

在人工合成(cheng)的(de)(de)錒(a)系元素(su)中，只有钚(bu)、镎、镅(mei)、鋦的(de)(de)年產量達千克級(ji)以上，锎僅(jin)為克量級(ji)，锿以后的(de)(de)元素(su)量極少(shao)，半衰(shuai)期很短，僅(jin)用于(yu)研究。用途比較(jiao)多的(de)(de)只限于(yu)鈾和(he)釷，钚(bu)在某(mou)些情況下用作核燃(ran)料。

已知的(de)錒(a)(a)(a)(a)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)十(shi)(shi)分少，主(zhu)要有三氟化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac F3）、三氯化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac Cl3）、三溴(xiu)化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac Br3）、氟氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac OF）、氯氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac OCl）、溴(xiu)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac OBr）、三硫化(hua)(hua)(hua)二(er)錒(a)(a)(a)(a)（Ac2S3）、氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)錒(a)(a)(a)(a)（Ac2O3）和磷酸錒(a)(a)(a)(a)（Ac PO4）等。除Ac PO4以(yi)(yi)外(wai)，這些化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)中Ac都以(yi)(yi)+3氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)態(tai)存在，且都有相對應的(de)鑭化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)。對應的(de)鑭和錒(a)(a)(a)(a)化(hua)(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)(wu)在晶(jing)格常數上(shang)的(de)差異不超過百分之十(shi)(shi)。

物理性質

錒(a)為銀白色(se)(se)金(jin)屬(shu)，能在暗處發光(guang)；熔點(dian)1050℃沸點(dian)3200℃密度10.07克/厘米3，面心立(li)方晶格。錒(a)化學性(xing)質(zhi)活潑，與(yu)鑭和釔(yi)十分相(xiang)似(si)，可(ke)直(zhi)接與(yu)多種非金(jin)屬(shu)元素(su)直(zhi)接反應；錒(a)有較強(qiang)的(de)堿性(xing)。錒(a)的(de)剪(jian)切模量估計與(yu)鉛的(de)相(xiang)近。錒(a)的(de)放射(she)性(xing)很強(qiang)，它放射(she)出的(de)高能粒(li)子(zi)足以將周(zhou)圍的(de)空氣電解，從而發出暗藍色(se)(se)的(de)光(guang)錒(a)主要用(yong)做航天(tian)器中(zhong)的(de)熱源。錒(a)系元素(su)都有放射(she)性(xing)。

原子屬性

原子量 227.0278 原子量單位

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

價電子排布 [氡(dong)]6d17s2

電子在每能級(ji)的排布 2，8，18，32，18，9，2

氧化(hua)價（氧化(hua)物） 3（兩性的）

晶體結構 面心立方

物理屬性

物質狀態 固態、放射(she)性

熔點 1323 K（1050 °C）

沸點(dian) 3473 K （3200 °C）

摩(mo)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(bao)林標(biao)度(du)）

比熱 無數據

電導率 無數據

熱導率 12 W/（m·K）

第(di)一電(dian)離(li)能(neng) 499 kJ/mol

第二電離能 1170 kJ/mol

錒元素的天然存在

在(zai)自然(ran)界，錒(a)存(cun)在(zai)于鈾礦石中(zhong)，由鈾衰(shuai)變而來，三個天(tian)然(ran)放射系中(zhong)有錒(a)的兩(liang)個同位素(su)(su)227Ac及228Ac，分(fen)別存(cun)在(zai)于錒(a)系及釷系中(zhong)，是錒(a)所有同位素(su)(su)中(zhong)唯一的兩(liang)個天(tian)然(ran)放射性核素(su)(su)，如(ru)圖《錒(a)系衰(shuai)變鏈》所示。

在(zai)提取高放射純度(du)(du)227Ac的(de)(de)(de)過程(cheng)中，如果所用鈾(you)礦(kuang)石含有釷也即含有228Ac，由于228Ac的(de)(de)(de)半衰(shuai)期僅為(wei)6.15h，極(ji)易(yi)轉變成228Th（Th228T?=1.9131a），在(zai)除(chu)去Th的(de)(de)(de)時(shi)候，一定程(cheng)度(du)(du)上可(ke)以認(ren)為(wei)228Ac也被除(chu)去，即使(shi)還有少(shao)量228Ac存在(zai)，經過不(bu)長的(de)(de)(de)時(shi)間后，也會衰(shuai)變完，并不(bu)會對227Ac的(de)(de)(de)放射性純度(du)(du)造(zao)成太(tai)大的(de)(de)(de)影響(xiang)，也不(bu)會造(zao)成228Ac的(de)(de)(de)濃集，因而造(zao)成220Rn對219Rn射氣純度(du)(du)的(de)(de)(de)影響(xiang)。

用途

錒(a)(a)系元素的(de)用途越來越廣(guang)，鈾(you)(you)-233、鈾(you)(you)-235和钚(bu)-239是核(he)反應(ying)(ying)堆和核(he)電站用的(de)燃料，錒(a)(a)—227、鋦(ju)—244和钚(bu)—238等則用作宇航飛行器(qi)的(de)熱源(yuan)。雖然(ran)(ran)錒(a)(a)天然(ran)(ran)存在于鈾(you)(you)礦里(li)，但含量極(ji)低。當(dang)人們(men)真正需要一些錒(a)(a)的(de)時(shi)候，可以用以下方(fang)法(fa)來生產：在核(he)反應(ying)(ying)堆中用中子轟擊(ji)鐳-225，將它轉化(hua)為(wei)鐳-227，后者會以42分鐘的(de)半衰期衰變為(wei)錒(a)(a)的(de)長壽命同位素錒(a)(a)-227。