錒（Actinium），一種天然放射性元素，化學(xué)符號Ac，原子序數(shù)89，原子相對質(zhì)量227.0278，屬錒系元素，為銀白色金屬。其英文名來源于希臘文aktis（射線）。1899年法國的A.一L.德比埃爾內(nèi)從鈾礦渣中分離出錒。

已發(fā)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)209-232的全部錒同位素，除錒227和錒228是天然放射性同位素外，其余都是通過人工核反應(yīng)合成的。錒-227是錒-鈾放射性衰變系的衰變產(chǎn)物，在鈾礦中賦存量為每噸鈾約0.2毫克。

簡介

錒為銀白色金屬，熔點1320K±50K，沸點3470K±300K，密度（293K）10062kg/m3。金屬錒具有面心立方晶格。錒原子的外電子層構(gòu)型為（Rn）6d7s。錒的氧化態(tài)為 3。它的化學(xué)性質(zhì)與鑭和釔十分相似。錒的氟化物、氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽和草酸鹽不溶于水。示蹤量的錒常用氟化鑭或草酸鑭共沉淀載帶。用離子交換色層分離（見稀土元素色層分離）或溶劑萃取法可使鑭系元素與錒分離。

由于鈾礦石中含有稀土元素，因此，從鈾礦石提取只能得到錒的濃縮物。在反應(yīng)堆中用熱中子輻照鐳-226靶，由核反應(yīng)可制得高純度的227Ac。用稀硝酸將輻照過的鐳靶溶解，加入濃硝酸使鐳沉淀。過濾，濾液通過陰離子交換樹脂柱，使Ac與釷-228分離。再用草酸鹽沉淀法提純錒，于973K溫度下灼燒得到Ac2O3。比利時于20世紀70年代用這種方法，生產(chǎn)了約20g錒-227。

歷史

錒227的半衰期為21.77年。它于1899年首先被法國科學(xué)家安德烈-德拜耳尼（André-Debierne）發(fā)現(xiàn)，隨后在1902年德國化學(xué)家弗雷德里奇-奧托-吉賽爾（Friedrich-Otto-Giesel）也獨立地發(fā)現(xiàn)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(shù)量極少，其在商業(yè)和科學(xué)研究方面極為有限。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(fā)現(xiàn)鈾，是錒系中第一個被發(fā)現(xiàn)的元素。1828年貝采利烏斯（J.J.Berzelius）發(fā)現(xiàn)釷。鈾和釷的發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)錒，1902年蓋瑟爾（F.Geisel）也獨立發(fā)現(xiàn)了錒。1913年法揚斯（K.Fajans）和格林（O.G?hring）發(fā)現(xiàn)了鏷的同位素234Pa，1917年哈恩（O.Hahn）和梅特勒（L.Meitner）發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(dāng)前世界錒系各種元素的生產(chǎn)規(guī)模相差很大；鈾的年產(chǎn)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(shù)計。中國已制得所有的錒系元素。

錒系元素主要用作核反應(yīng)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。

化學(xué)性質(zhì)

錒在空氣中放置緩慢變成Ac2O3（三氧化二錒）；錒具有較強的堿性。錒的常見氧化態(tài)為 Ⅱ和 Ⅲ。

錒系元素：周期系ⅢB族中原子序數(shù)為89~103的15種化學(xué)元素的統(tǒng)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(shù)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(yīng)合成。錒系元素原子結(jié)構(gòu)的特點是：錒以后的元素電子依次填充5f內(nèi)電子層，它們的最外層的電子構(gòu)型基本相同，使錒系元素之間的性質(zhì)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(xiàn)象。

錒系元素都是金屬，與鑭系元素一樣，化學(xué)性質(zhì)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(shù)錒系元素能形成配位化合物。α衰變和自發(fā)裂變是錒系元素的重要核特性，隨著原子序數(shù)的增大，半衰期依次縮短，鈾238的半衰期為4.468×10?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(nèi)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(zhì)。

在人工合成的錒系元素中，只有钚、镎、镅、鋦的年產(chǎn)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。

已知的錒化合物十分少，主要有三氟化錒（Ac F3）、三氯化錒（Ac Cl3）、三溴化錒（Ac Br3）、氟氧化錒（Ac OF）、氯氧化錒（Ac OCl）、溴氧化錒（Ac OBr）、三硫化二錒（Ac2S3）、氧化錒（Ac2O3）和磷酸錒（Ac PO4）等。除Ac PO4以外，這些化合物中Ac都以 3氧化態(tài)存在，且都有相對應(yīng)的鑭化合物。對應(yīng)的鑭和錒化合物在晶格常數(shù)上的差異不超過百分之十。

物理性質(zhì)

錒為銀白色金屬，能在暗處發(fā)光；熔點1050℃沸點3200℃密度10.07克/厘米3，面心立方晶格。錒化學(xué)性質(zhì)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(yīng)；錒有較強的堿性。錒的剪切模量估計與鉛的相近。錒的放射性很強，它放射出的高能粒子足以將周圍的空氣電解，從而發(fā)出暗藍色的光錒主要用做航天器中的熱源。錒系元素都有放射性。

原子屬性

原子量 227.0278 原子量單位

原子半徑（計算值） 195（無數(shù)據(jù)）pm

共價半徑 無數(shù)據(jù)

范德華半徑 無數(shù)據(jù)

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(jié)構(gòu) 面心立方

物理屬性

物質(zhì)狀態(tài) 固態(tài)、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(shù)據(jù)

熔化熱 62 kJ/mol

蒸氣壓 無數(shù)據(jù)

聲速 無數(shù)據(jù)

其他性質(zhì)

電負性 1.1（鮑林標(biāo)度）

比熱 無數(shù)據(jù)

電導(dǎo)率 無數(shù)據(jù)

熱導(dǎo)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

在自然界，錒存在于鈾礦石中，由鈾衰變而來，三個天然放射系中有錒的兩個同位素227Ac及228Ac，分別存在于錒系及釷系中，是錒所有同位素中唯一的兩個天然放射性核素，如圖《錒系衰變鏈》所示。

在提取高放射純度227Ac的過程中，如果所用鈾礦石含有釷也即含有228Ac，由于228Ac的半衰期僅為6.15h，極易轉(zhuǎn)變成228Th（Th228T?=1.9131a），在除去Th的時候，一定程度上可以認為228Ac也被除去，即使還有少量228Ac存在，經(jīng)過不長的時間后，也會衰變完，并不會對227Ac的放射性純度造成太大的影響，也不會造成228Ac的濃集，因而造成220Rn對219Rn射氣純度的影響。

用途

錒系元素的用途越來越廣，鈾-233、鈾-235和钚-239是核反應(yīng)堆和核電站用的燃料，錒—227、鋦—244和钚—238等則用作宇航飛行器的熱源。雖然錒天然存在于鈾礦里，但含量極低。當(dāng)人們真正需要一些錒的時候，可以用以下方法來生產(chǎn)：在核反應(yīng)堆中用中子轟擊鐳-225，將它轉(zhuǎn)化為鐳-227，后者會以42分鐘的半衰期衰變?yōu)殄H的長壽命同位素錒-227。