简介

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锕为银白色金属，熔点1320K±50K，沸点3470K±300K，密度(293K)10062kg/m。金属锕具有面心立方晶格。锕原子的外电子层构型为(Rn)6d7s。锕的氧化态为+3。它的化学性质与镧和钇十分相似。锕的氟化物、氢氧化物、碳酸盐、磷酸盐和草酸盐不溶于水。示踪量的锕常用氟化镧或草酸镧共沉淀载带。用离子交换色层分离(见稀土元素色层分离)或溶剂萃取法可使镧系元素与锕分离。

由于铀矿石中含有稀土元素，因此，从铀矿石提取只能得到锕的浓缩物。在反应堆中用热中子辐照镭-226靶，由核反应可制得高纯度的227Ac。用稀硝酸将辐照过的镭靶溶解，加入浓硝酸使镭沉淀。过滤，滤液通过阴离子交换树脂柱，使Ac与钍-228分离。再用草酸盐沉淀法提纯锕，于973K温度下灼烧得到Ac2O3。比利时于20世纪70年代用这种方法，生产了约20g锕-227。

历史

锕 227的半衰期为21.77 年。它于1899年首先被法国科学家安德烈-德拜耳尼（André -Debierne）发现，随后在1902年德国化学家弗雷德里奇-奥托-吉赛尔（Friedrich-Otto-Giesel）也独立地发现了该元素。存在于沥青铀矿及其它含铀矿物中。人工制备锕的数量极少，其在商业和科学研究方面极为有限。其名字来自于希腊文“aktinos”，意为“射线”或“光束”。

1789年克拉普罗特(M.H.Klaproth)从沥青铀矿中发现铀，是锕系中第一个被发现的元素。1828年贝采利乌斯(J.J.Berzelius)发现钍。铀和钍的发现为大部分其他锕系元素的制取开辟了道路。1899年在居里实验室工作的德比尔纳（A.L.Debierne）发现锕,1902年盖瑟尔(F.Geisel)也独立发现了锕。1913年法扬斯 (K.Fajans)和格林（O.G?hring）发现了镤的同位素234Pa,1917年哈恩(O.Hahn)和梅特勒(L.Meitner)发现了231Pa。1940年麦克米伦(E.M.McMillan)和艾贝尔森(P.H.Abelson)用中子辐照天然铀得到镎。同年,西博格(G.T.Seaborg)等用氘核轰击铀得到钚。1944年他又利用钚同位素的中子俘获反应获得镅,用氦离子轰击钚同位素获得锔,1949年汤普森(S.G.Thompson)等人用氦离子轰击241Am获得锫,1950年用氦离子轰击242Cm获得锎。吉奥索(A.Ghiorso)等人又于1952年、1953年、1955年、1958年、1961年分别获得锿、镄、钔、锘和铹。

当前世界锕系各种元素的生产规模相差很大；铀的年产量以万吨计，钍以千吨计，钚以吨计，镎、镤、镅以公斤计，锕、镤、锔、锎以克计，锎外锕系元素以毫克甚至以原子数计。中国已制得所有的锕系元素。

锕系元素主要用作核反应堆的原料，便携式的γ或X射线源；铀和钚等是制造核武器的主要原料。

化学性质

Ac的化学方程式

锕在空气中放置缓慢变成Ac2O3（三氧化二锕）；锕具有较强的碱性。锕的常见氧化态为+Ⅱ和+Ⅲ。

锕系元素：周期系ⅢB族中原子序数为89 ～103 的 15种化学元素的统称。包括锕(Ac)、钍(Th)、镤(Pa)、铀(U)、镎(Np)、钚(Pu)、镅(Am)、锔(Cm)、锫(Bk)、锎(Cf)、锿(Es)、镄(Fm)、钔(Md)、锘(No)、铹(Lr)，它们都是放射性元素 。铀以后的原子序数为93～109的17 种元素称为超铀元素 。前四种元素锕、钍 、镤、铀存在于自然界中 ，其余11种全部用人工核反应合成 。锕系元素原子结构的特点是：锕以后的元素电子依次填充5f内电子层，它们的最外层的电子构型基本相同，使锕系元素之间的性质非常相似，与镧系元素一样，锕系元素中也存在着离子半径收缩现象。

锕系元素都是金属，与镧系元素一样，化学性质比较活泼。它们的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐可溶于水 ，氢氧化物、氟化物、硫酸盐、草酸盐不溶于水。大多数锕系元素能形成配位化合物 。α 衰变和自发裂变是锕系元素的重要核特性，随着原子序数的增大 ，半衰期依次缩短 ，铀238的半衰期为4.468×109年；铹260的半衰期只有3分钟。锕系元素的毒性和辐射（ 特别是吸入人体内的α辐射体 ）的危害较大，必须在有防护措施的密闭工作箱中操作这些物质。

在人工合成的锕系元素中，只有钚、镎、镅、锔的年产量达千克级以上，锎仅为克量级，锿以后的元素量极少，半衰期很短，仅用于研究。用途比较多的只限于铀和钍，钚在某些情况下用作核燃料。

已知的锕化合物十分少，主要有三氟化锕（Ac F3）、三氯化锕（Ac Cl3）、三溴化锕（Ac Br3）、氟氧化锕（Ac OF）、氯氧化锕（Ac OCl）、溴氧化锕（Ac OBr）、三硫化二锕（Ac2S3）、氧化锕（Ac2O3）和磷酸锕（Ac PO4）等。除Ac PO4以外，这些化合物中Ac都以+3氧化态存在，且都有相对应的镧化合物。对应的镧和锕化合物在晶格常数上的差异不超过百分之十。

物理性质

锕为银白色金属，能在暗处发光；熔点1050℃沸点3200℃密度10.07克/厘米3，面心立方晶格。锕化学性质活泼，与镧和钇十分相似，可直接与多种非金属元素直接反应；锕有较强的碱性。锕的剪切模量估计与铅的相近。锕的放射性很强，它放射出的高能粒子足以将周围的空气电解，从而发出暗蓝色的光锕主要用做航天器中的热源。锕系元素都有放射性。