元素簡介
锕是一種放射性金屬元素，符号為Ac，原子序為89。锕在1899年被發現，是首個得到分離的非原始核素。雖然钋、鐳和氡Chemicalbook比锕更早被發現，但是科學家到1902年才分離出這些元素。在元素周期表中，锕系元素始于锕，止于铹，一共有15種元素。
元素曆史
锕 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，随後在1902年德國化學家弗雷德裡奇-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。人工制備锕的數量極少，其在商業和科學研究方面極為有限。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）從瀝青鈾礦中發現鈾，是锕系中第一個被發現的元素。1828年貝采利烏斯（J.J.Berzelius）發現钍。鈾和钍的發現為大部分其他锕系元素的制取開辟了道路。1899年在居裡實驗室工作的德比爾納（A.L.Debierne）發現锕，1902年蓋瑟爾（F.Geisel）也獨立發現了锕。1913年法揚斯 （K.Fajans）和格林（O.G?hring）發現了镤的同位素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锔，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年分别獲得锿、镄、钔、锘和铹。
當前世界锕系各種元素的生産規模相差很大；鈾的年産量以萬噸計，钍以千噸計，钚以噸計，镎、镤、镅以公斤計，锕、镤、锔、锎以克計，锎外锕系元素以毫克甚至以原子數計。中國已制得所有的锕系元素。
锕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。
化學性質
锕在空氣中放置緩慢變成Ac2O3（三氧化二锕）；锕具有較強的堿性。锕的常見氧化态為+Ⅱ和+Ⅲ。
锕系元素：周期系ⅢB族中原子序數為89 ~103 的 15種化學元素的統稱。包括锕（Ac）、钍（Th）、镤（Pa）、鈾（U）、镎（Np）、钚（Pu）、镅（Am）、锔（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿（Es）、镄（Fm）、钔（Md）、锘（No）、铹（Lr），它們都是放射性元素 。鈾以後的原子序數為93~109的17 種元素稱為超鈾元素 。前四種元素锕、钍 、镤、鈾存在于自然界中 ，其餘11種全部用人工核反應合成 。锕系元素原子結構的特點是：锕以後的元素電子依次填充5f内電子層，它們的最外層的電子構型基本相同，使锕系元素之間的性質非常相似，與镧系元素一樣，锕系元素中也存在着離子半徑收縮現象。
锕系元素都是金屬，與镧系元素一樣，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。大多數锕系元素能形成配位化合物 。α 衰變和自發裂變是锕系元素的重要核特性，随着原子序數的增大 ，半衰期依次縮短 ，鈾238的半衰期為4.468×10⁹年；铹260的半衰期隻有3分鐘。锕系元素的毒性和輻射（ 特别是吸入人體内的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。
在人工合成的锕系元素中，隻有钚、镎、镅、锔的年産量達千克級以上，锎僅為克量級，锿以後的元素量極少，半衰期很短，僅用于研究。用途比較多的隻限于鈾和钍，钚在某些情況下用作核燃料。
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，這些化合物中Ac都以+3氧化态存在，且都有相對應的镧化合物。對應的镧和锕化合物在晶格常數上的差異不超過百分之十。
物理性質
锕為銀白色金屬，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。锕化學性質活潑，與镧和钇十分相似，可直接與多種非金屬元素直接反應；锕有較強的堿性。锕的剪切模量估計與鉛的相近。锕的放射性很強，它放射出的高能粒子足以将周圍的空氣電解，從而發出暗藍色的光锕主要用做航天器中的熱源。锕系元素都有放射性。
原子性質
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
範德華半徑 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
物理屬性
物質狀态 固态、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 [4]
其他
電負性 1.1（鮑林标度）
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
锕元素的天然存在
在自然界，锕存在于鈾礦石中，由鈾衰變而來，三個天然放射系中有锕的兩個同位素227Ac及228Ac，分别存在于锕系及钍系中，是锕所有同位素中唯一的兩個天然放射性核素，如圖《锕系衰變鍊》所示。
在提取高放射純度227Ac的過程中，如果所用鈾礦石含有钍也即含有228Ac，由于228Ac的半衰期僅為6.15h，極易轉變成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，經過不長的時間後，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。
锕的提取
锕是一種放射性金屬元素，符号為Ac，原子序為89。锕在1899年被發現，是首個得到分離的非原始核素。雖然钋、鐳和氡Chemicalbook比锕更早被發現，但是科學家到1902年才分離出這些元素。在元素周期表中，锕系元素始于锕，止于铹，一共有15種元素。示蹤量的锕常用氟化镧或草酸镧共沉澱載帶。用離子交換色層分離(見稀土元素色層分離)或溶劑萃取法可使镧系元素與锕分離。由于鈾礦石中含有稀土元素，因此，從鈾礦石提取隻能得到锕的濃縮物。在反應堆中用熱中子輻照鐳-226靶，由核反應可制得高純度的227Ac。用稀硝酸将輻照過的鐳靶溶解，加入濃硝酸使鐳沉澱。過濾，濾液通過陰離子交換樹脂柱，使Ac與钍-228分離。再用草酸鹽沉澱法提純锕，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，生産了約20g锕-227。
核性質
锕系元素
α 衰變和自發裂變是锕系元素的重要核特性。随着原子序數的增大，半衰期依次縮短。以元素中半衰期最長的同位素為例,鈾238的半衰期為4.468×109年，锎251的半衰期為898年，铹260的半衰期僅3分鐘。
锕系元素的毒性和輻射危害(特别是吸入體内的 α輻射體)較大，必須在有防護措施的密閉工作箱中操作這些物質。
用途
锕系元素的用途越來越廣，鈾-233、鈾-235和钚-239是核反應堆和核電站用的燃料，锕—227、锔—244和钚—238等則用作宇航飛行器的熱源。雖然锕天然存在于鈾礦裡，但含量極低。當人們真正需要一些锕的時候，可以用以下方法來生産：在核反應堆中用中子轟擊鐳-225，将它轉化為鐳-227，後者會以42分鐘的半衰期衰變為锕的長壽命同位素锕-227。
