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2021-07-16 12:27:31

资料专题:锕基本信息汇总表

是一种放射性金属元素,符号为Ac,原子序为89。锕在1899年被发现,是首个得到分离的非原始核素(non-primordial radioactive element)。虽然钋、镭和氡比锕更早被发现,但是科学家到1902年才分离出这些元素。在元素周期表中,锕系元素始于锕,止于铹,一共有15种元素。

锕是一种柔软的银白色放射性金属。在空气中,锕会迅速与氧气和水汽反应,在表面形成具保护性的白色氧化层。和大部分镧系元素和锕系元素一样,锕的氧化态一般是+3。在自然界中,只有少量的锕出现在铀矿石当中,主要为同位素Ac,并进行β衰变,半衰期为21.772年。每一吨铀矿石约含0.2毫克的锕元素。由于锕和镧的化学和物理特性过于接近,因此要从矿石中分离出锕元素并不现实。科学家则是在核反应堆中以中子照射镭-226来产生锕的。

锕因为稀少、昂贵,且具放射性,所以没有大的工业用途。目前锕被用作中子源,以及在放射线疗法中作为辐射源。

历史

法国化学家安德烈-路易·德贝尔恩(André-Louis Debierne)在1899年宣布发现新元素。在玛莉·居礼和皮埃尔·居礼从沥青铀矿中分离出镭之后,德贝尔恩接着从残留物中再分离出这一新元素。他认为该元素与钛和钍相似,并将其命名为“actinium”。德国化学家弗里德里希·奥斯卡·吉塞尔(Friedrich Oskar Giesel)则在1902年独立发现了锕元素。他认为锕与镧相似,并在1904年将其命名为“emanium”。科学家在比较德贝尔恩所得出的半衰期数据后,决定依最早发现者的意愿把该元素正式定名为“actinium”。

锕的原文名称“actinium”源自古希腊语中的“ακτίς”、“ακτίνος”(“aktis”、“aktinos”),意为光线。其化学符号为Ac,但Ac也同时是其他化学品的缩写,如乙酰基、乙酸盐和乙醛,但锕与这些并无关系。

属性

锕是一种柔软的银白色放射性金属。其剪切模量估计与铅相近。锕的放射性很强,它放射出的高能粒子足以把四周的空气电离,因而发出暗蓝色光。锕的化学属性与包括镧在内的镧系元素相近,因此要将锕从铀矿石中分离出来十分困难。分离过程一般使用溶剂萃取法和离子层析法。

锕是首个锕系元素。这些元素的特性比镧系元素更多元化,因此直到1945年,格伦·西奥多·西博格才提出为元素周期表加入锕系元素。这是自从德米特里·门捷列夫创造元素周期表以来对周期表最大的变动之一。

锕在空气中会与氧气、水汽迅速反应,在表面产生白色的保护性氧化层。与大部分镧系和锕系元素一样,锕的氧化态通常是+3;Ac离子在溶液中无色。锕的电子排布是6d7s,所以当失去3个电子后,就会形成稳定的闭壳层,与稀有气体氡一样。锕的+2态只出现在二氢化锕(AcH2)中。

化合物

资料专题:锕化合物

同位素

自然产生的锕元素由放射性同位素227
Ac
组成。锕一共有36种已知同位素,全部都具有放射性。这些同位素的原子量介乎206u206
Ac
)和236u(236
Ac
)。其中最稳定的有:227
Ac
半衰期为21.772年)、225
Ac
(10.0天)和226
Ac
(29.37小时)。其余的同位素的放射性半衰期都小于10小时,大部分甚至小于1分钟。寿命最短的锕同位素是217
Ac
,其半衰期只有69纳秒,会进行α衰变和中子捕获。锕拥有两个亚稳态(同核异构体)。

纯化后的227
Ac
在185天后与衰变产物达成平衡。它主要进行β衰变(98.8%),以及少量的α衰变(1.2%)。这些衰变的产物都属于锕衰变系。227
Ac
发射的β粒子能量较低(46keV),α辐射的强度较低,可用样本也一般很少,所以很难直接探测到227
Ac
。因此科学家一般以探测其衰变产物的方法来推算227
Ac
的量。

同位素合成反应衰变形式半衰期
AcTh(d,9n)Pa(α)→Acα52毫秒
AcTh(d,8n)Pa(α)→Acα5.0秒
AcTh(d,7n)Pa(α)→Acα2.1分钟
AcTh(d,6n)Pa(α)→Acα2.78小时
AcTh(n,γ)Th(β)→Pa(β)→U(α)→Th(α)→Ra(β)Acα10天
AcRa(d,2n)Acα、β、电子捕获29.37小时
AcU(α)→Th(β)→Pa(α)→Acα、β21.77年
AcTh(α)→Ra(β)→Acβ6.15小时
AcRa(n,γ)Ra(β)→Acβ62.7分钟
AcTh(d,α)Acβ122秒
AcTh(γ,p)Acβ7.5分钟
AcTh(n,p)Acβ119秒

存量及合成

资料专题:锕存量及合成

应用

资料专题:锕应用

安全

Ac的放射性极强,因此有关的实验都必须在专业实验室的手套箱中进行。当三氯化锕经静脉注射进入老鼠体内后,约33%的锕元素积累在骨骼中,50%进入肝脏。其毒性比镅和钚稍低。

参考资料

资料专题:锕参考资料

外部链接

元素周期表

规范控制