錒ā
錒,原子序數89,原子量227.0278,是天然放射性元素,元素名來源于希臘文,原意是“射線”。1899年法國化學家德比埃爾內從鈾礦渣中分離出錒?,F已發現質量數209~232的全部錒同位素,其中只有錒227、228是天然放射性同位素,其余都是通過人工核反應合成的。
錒ā
錒,原子序數89,原子量227.0278,是天然放射性元素,元素名來源于希臘文,原意是“射線”。1899年法國化學家德比埃爾內從鈾礦渣中分離出錒?,F已發現質量數209~232的全部錒同位素,其中只有錒227、228是天然放射性同位素,其余都是通過人工核反應合成的。
錒 227的半衰期為21.77 年。它于1899年首先被法國科學家安德烈-德拜耳尼(André -Debierne)發現,隨后在1902年德國化學家弗雷德里奇-奧托-吉賽爾(Friedrich-Otto-Giesel)也獨立地發現了該元素。存在于瀝青鈾礦及其它含鈾礦物中。人工制備錒的數量極少,其在商業和科學研究方面極為有限。與鐳相似在黑暗中發光。其名字來自于希臘文“aktinos”,意為“射線”或“光束”。
1789年克拉普羅特(M.H.Klaproth)從瀝青鈾礦中發現鈾,是錒系中第一個被發現的元素。1828年貝采利烏斯(J.J.Berzelius)發現釷。鈾和釷的發現為大部分其他錒系元素的制取開辟了道路。1899年在居里實驗室工作的德比爾納(A.L.Debierne)發現錒,1902年蓋瑟爾(F.Geisel)也獨立發現了錒。1913年法揚斯 (K.Fajans)和格林(O.Ghring)發現了鏷的同位素234Pa,1917年哈恩(O.Hahn)和梅特勒(L.Meitner)發現了231Pa。1940年麥克米倫(E.M.McMillan)和艾貝爾森 (P.H.Abelson)用中子輻照天然鈾得到镎。同年,西博格(G.T.Seaborg)等用氘核轟擊鈾得到钚。1944年他又利用钚同位素的中子俘獲反應獲得镅,用氦離子轟擊钚同位素獲得鋦,1949年湯普森(S.G.Thompson)等人用氦離子轟擊241Am獲得锫,1950年用氦離子轟擊242Cm獲得锎。吉奧索(A.Ghiorso)等人又于1952年、1953年、1955年、1958年、1961年分別獲得锿、鐨、鍆、锘和鐒。
當前世界錒系各種元素的生產規模相差很大;鈾的年產量以萬噸計,釷以千噸計,钚以噸計,镎、鏷、镅以公斤計,錒、鏷、鋦、锎以克計,锎外錒系元素以毫克甚至以原子數計。中國已制得所有的錒系元素。
錒系元素主要用作核反應堆的原料,便攜式的γ或X射線源;鈾和钚等是制造核武器的主要原料。
錒為銀白色金屬,能在暗處發光;熔點1050℃沸點3200℃密度10.07克/厘米3,面心立方晶格。錒化學性質活潑,與鑭和釔十分相似,可直接與多種非金屬元素直接反應;錒有較強的堿性。錒主要用做航天器中的熱源。
錒系元素都有放射性。
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]6d17s2
電子在每能級的排布 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
錒 - 物理屬性
物質狀態 固態、放射性
熔點 1323 K(1050 °C)
沸點 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
錒 - 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)
第一電離能 499 kJ/mol
第二電離能 1170 kJ/mol
錒 - 錒系元素
周期系ⅢB族中原子序數為89 ~103 的 15種化學元素的統稱。包括錒(Ac)、釷(Th)、鏷(Pa)、鈾(U)、镎(Np)、钚(Pu)、镅(Am)、鋦(Cm)、锫(Bk)、锎(Cf)、锿(Es)、鐨(Fm)、鍆(Md)、锘(No)、鐒(Lr),它們都是放射性元素 。鈾以后的原子序數為93~109的17 種元素稱為超鈾元素 。前四種元素錒、釷 、鏷、鈾存在于自然界中 ,其余11種全部用人工核反應合成 。錒系元素原子結構的特點是:錒以后的元素電子依次填充5f內電子層,它們的最外層的電子構型基本相同,使錒系元素之間的性質非常相似,與鑭系元素一樣,錒系元素中也存在著離子半徑收縮現象。
錒系元素都是金屬,與鑭系元素一樣,化學性質比較活潑。它們的氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、高氯酸鹽可溶于水 ,氫氧化物、氟化物、硫酸鹽、草酸鹽不溶于水。大多數錒系元素能形成配位化合物 。α 衰變和自發裂變是錒系元素的重要核特性,隨著原子序數的增大 ,半衰期依次縮短 ,鈾238的半衰期為4.468×109年;鐒260的半衰期只有3分鐘。錒系元素的毒性和輻射( 特別是吸入人體內的α輻射體 )的危害較大,必須在有防護措施的密閉工作箱中操作這些物質。
在人工合成的錒系元素中,只有钚、镎、镅、鋦的年產量達千克級以上,锎僅為克量級,锿以后的元素量極少,半衰期很短,僅用于研究。用途比較多的只限于鈾和釷,钚在某些情況下用作核燃料。
同位素豐度半衰期衰變模式衰變能量
MeV衰變產物
225Ac人造10天α衰變5.935221Fr
226Ac人造29.37小時β衰變
電子捕獲
α衰變1.117
0.640
5.536226Th
226Ra
222Fr
227Ac人造21.773年β衰變
α衰變0.045
5.042227Th
223Fr