錒[一种放射性金屬]

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一种放射性金屬。元素符號Ac,原子序數89,元素的相對原子質量227.0278,屬錒系元素。

已發現錒有質量數從209到233的25種同位素。除227Ac和228Ac是天然放射性元素外,其餘都是通過人工核反應合成的。227Ac是最重要的錒同位素。

基本信息

簡介

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

由於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。在反應堆中用熱中子輻照鐳-226靶,由核反應可製得高純度的227Ac。用稀硝酸將輻照過的鐳靶溶解,加入濃硝酸使鐳沉澱。過濾,濾液通過陰離子交換樹脂柱,使Ac與釷-228分離。再用草酸鹽沉澱法提純錒,於973K溫度下灼燒得到AcO3。比利時於20世紀70年代用這種方法,生產了約20g錒-227。

歷史

錒 227的半衰期為21.77 年。它於1899年首先被法國科學家安德烈-德拜耳尼(André -Debierne)發現,隨後在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。存在於瀝青鈾礦及其它含鈾礦物中。人工製備錒的數量極少,其在商業和科學研究方面極為有限。其名字來自於希臘文“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製取開闢了道路。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.G?hring)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鎿。同年,西博格(G.T.Seaborg)等用氘核轟擊鈾得到鈽。1944年他又利用鈽同位素的中子俘獲反應獲得鎇,用氦離子轟擊鈽同位素獲得鋦,1949年湯普森(S.G.Thompson)等人用氦離子轟擊241Am獲得錇,1950年用氦離子轟擊242Cm獲得鐦。吉奧索(A.Ghiorso)等人又於1952年、1953年、1955年、1958年、1961年分別獲得鑀、鐨、鍆、鍩和鐒。

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,鈽以噸計,鎿、鏷、鎇以公斤計,錒、鏷、鋦、鐦以克計,鐦外錒系元素以毫克甚至以原子數計。中國已製得所有的錒系元素。

錒系元素主要用作核反應堆的原料,攜帶型的γ或X射線源;鈾和鈽等是製造核武器的主要原料。

化學性質

Ac的化學方程式 Ac的化學方程式

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

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)、鎿(Np)、鈽(Pu)、鎇(Am)、鋦(Cm)、錇(Bk)、鐦(Cf)、鑀(Es)、鐨(Fm)、鍆(Md)、鍩(No)、鐒(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 。前四種元素錒、釷 、鏷、鈾存在於自然界中 ,其餘11種全部用人工核反應合成 。錒系元素原子結構的特點是:錒以後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、高氯酸鹽可溶於水 ,氫氧化物、氟化物、硫酸鹽、草酸鹽不溶於水。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,只有鈽、鎿、鎇、鋦的年產量達千克級以上,鐦僅為克量級,鑀以後的元素量極少,半衰期很短,僅用於研究。用途比較多的只限於鈾和釷,鈽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氧化態存在,且都有相對應的鑭化合物。對應的鑭和錒化合物在晶格常數上的差異不超過百分之十。

物理性質

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;錒有較強的鹼性。錒的剪下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,從而發出暗藍色的光錒主要用做太空飛行器中的熱源。錒系元素都有放射性。

錒[一种放射性金屬] 錒[一种放射性金屬]

原子屬性

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

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

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

錒元素的天然存在

在自然界,錒存在於鈾礦石中,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,分別存在於錒系及釷系中,是錒所有同位素中唯一的兩個天然放射性核素,如下圖所示。

錒[一种放射性金屬] 錒[一种放射性金屬]

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,由於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,並不會對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和鈽-239是核反應堆和核電站用的燃料,錒—227、鋦—244和鈽—238等則用作宇航飛行器的熱源。雖然錒天然存在於鈾礦里,但含量極低。當人們真正需要一些錒的時候,可以用以下方法來生產:在核反應堆中用中子轟擊鐳-225,將它轉化為鐳-227,後者會以42分鐘的半衰期衰變為錒的長壽命同位素錒-227 。

化學元素周期表

族→123456789101112131415161718電子層0族電子數
周期↓I A0
11
H
氫
2
He
氦
K2
II AIII AIV AV AVI AVII A
23
Li
鋰
4
Be
鈹
5
B
硼
6
C
碳
7
N
氮
8
O
氧
9
F
氟
10
Ne
氖
L
K
8
2
311
Na
鈉
12
Mg
鎂
13
Al
鋁
14
Si
矽
15
P
磷
16
S
硫
17
Cl
氯
18
Ar
氬
M
L
K
8
8
2
III BIV BV BVI BVII BVIIII BII B
419
K
鉀
20
Ca
鈣
21
Sc
鈧
22
Ti
鈦
23
V
釩
24
Cr
鉻
25
Mn
錳
26
Fe
鐵
27
Co
鈷
28
Ni
鎳
29
Cu
銅
30
Zn
鋅
31
Ga
鎵
32
Ge
鍺
33
As
砷
34
Se
硒
35
Br
溴
36
Kr
氪
N
M
L
K
8
18
8
2
537
Rb
銣
38
Sr
鍶
39
Y
釔
40
Zr
鋯
41
Nb
鈮
42
Mo
鉬
43
Tc
鎝
44
Ru
釕
45
Rh
銠
46
Pd
鈀
47
Ag
銀
48
Cd
鎘
49
In
銦
50
Sn
錫
51
Sb
銻
52
Te
碲
53
I
碘
54
Xe
氙
O
N
M
L
K
8
18
18
8
2
655
Cs
銫
56
Ba
鋇
57-
71
鑭系
72
Hf
鉿
73
Ta
鉭
74
W
鎢
75
Re
錸
76
Os
鋨
77
Ir
銥
78
Pt
鉑
79
Au
金
80
Hg
汞
81
Tl
鉈
82
Pb
鉛
83
Bi
鉍
84
Po
釙
85
At
砹
86
Rn
氡
P
O
N
M
L
K
8
18
32
18
8
2
787
Fr
鍅
88
Ra
鐳
89-
103
錒
104
Rf
鑪
105
Db
106
Sg
107
Bh
108
Hs
109
Mt
110
Ds
鐽
111
Rg
錀
112
Uub
113
Uut
114
Uuq
115
Uup
116
Uuh
117
Uus
118
Uuo

鑭系元 素57
La
鑭
58
Ce
鈰
59
Pr
鐠
60
Nd
釹
61
Pm
鉕
62
Sm
釤
63
Eu
銪
64
Gd
釓
65
Tb
鋱
66
Dy
鏑
67
Ho
鈥
68
Er
鉺
69
Tm
銩
70
Yb
鐿
71
Lu
鑥
錒系元 素89
Ac
錒
90
Th
釷
91
Pa
鏷
92
U
鈾
93
Np
鎿
94
Pu
鈽
95
Am
鎇
96
Cm
鋦
97
Bk
錇
98
Cf
鐦
99
Es
鑀
100
Fm
鐨
101
Md
鍆
102
No
鍩
103
Lr
鐒

拼音是a的漢字

拼音是a的漢字共有6個,如下:

啊|阿|嗄|醃|錒|錒

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