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2021-07-16 12:27:31

資料專題:錒基本信息匯總表

是壹種放射性金屬元素,符號為Ac,原子序為89。錒在1899年被發現,是首個得到分離的非原始核素(non-primordial radioactive element)。雖然釙、鐳和氡比錒更早被發現,但是科學家到1902年才分離出這些元素。在元素周期表中,錒係元素始於錒,止於鐒,壹共有15種元素。

錒是壹種柔軟的銀白色放射性金屬。在空氣中,錒會迅速與氧氣和水汽反應,在表面形成具保護性的白色氧化層。和大部分鑭係元素和錒係元素壹樣,錒的氧化態壹般是+3。在自然界中,只有少量的錒出現在鈾礦石當中,主要為同位素Ac,並進行β衰變,半衰期為21.772年。每壹噸鈾礦石約含0.2毫克的錒元素。由於錒和鑭的化學和物理特性過於接近,因此要從礦石中分離出錒元素並不現實。科學家則是在核反應堆中以中子照射鐳-226來產生錒的。

錒因為稀少、昂貴,且具放射性,所以沒有大的工業用途。目前錒被用作中子源,以及在放射線療法中作為輻射源。

歷史

法國化學家安德烈-路易·德貝爾恩(André-Louis Debierne)在1899年宣布發現新元素。在瑪莉·居禮和皮埃爾·居禮從瀝青鈾礦中分離出鐳之後,德貝爾恩接著從殘留物中再分離出這壹新元素。他認為該元素與鈦和釷相似,並將其命名為“actinium”。德國化學家弗裏德裏希·奧斯卡·吉塞爾(Friedrich Oskar Giesel)則在1902年獨立發現了錒元素。他認為錒與鑭相似,並在1904年將其命名為“emanium”。科學家在比較德貝爾恩所得出的半衰期數據後,決定依最早發現者的意願把該元素正式定名為“actinium”。

錒的原文名稱“actinium”源自古希臘語中的“ακτίς”、“ακτίνος”(“aktis”、“aktinos”),意為光線。其化學符號為Ac,但Ac也同時是其他化學品的縮寫,如乙酰基、乙酸鹽和乙醛,但錒與這些並無關係。

屬性

錒是壹種柔軟的銀白色放射性金屬。其剪切模量估計與鉛相近。錒的放射性很強,它放射出的高能粒子足以把四周的空氣電離,因而發出暗藍色光。錒的化學屬性與包括鑭在內的鑭係元素相近,因此要將錒從鈾礦石中分離出來十分困難。分離過程壹般使用溶劑萃取法和離子層析法。

錒是首個錒係元素。這些元素的特性比鑭係元素更多元化,因此直到1945年,格倫·西奧多·西博格才提出為元素周期表加入錒係元素。這是自從德米特裏·門捷列夫創造元素周期表以來對周期表最大的變動之壹。

錒在空氣中會與氧氣、水汽迅速反應,在表面產生白色的保護性氧化層。與大部分鑭係和錒係元素壹樣,錒的氧化態通常是+3;Ac離子在溶液中無色。錒的電子排布是6d7s,所以當失去3個電子後,就會形成穩定的閉殼層,與稀有氣體氡壹樣。錒的+2態只出現在二氫化錒(AcH2)中。

化合物

資料專題:錒化合物

同位素

自然產生的錒元素由放射性同位素227
Ac
組成。錒壹共有36種已知同位素,全部都具有放射性。這些同位素的原子量介乎206u206
Ac
)和236u(236
Ac
)。其中最穩定的有:227
Ac
半衰期為21.772年)、225
Ac
(10.0天)和226
Ac
(29.37小時)。其余的同位素的放射性半衰期都小於10小時,大部分甚至小於1分鐘。壽命最短的錒同位素是217
Ac
,其半衰期只有69納秒,會進行α衰變和中子捕獲。錒擁有兩個亞穩態(同核異構體)。

純化後的227
Ac
在185天後與衰變產物達成平衡。它主要進行β衰變(98.8%),以及少量的α衰變(1.2%)。這些衰變的產物都屬於錒衰變係。227
Ac
發射的β粒子能量較低(46keV),α輻射的強度較低,可用樣本也壹般很少,所以很難直接探測到227
Ac
。因此科學家壹般以探測其衰變產物的方法來推算227
Ac
的量。

同位素合成反應衰變形式半衰期
AcTh(d,9n)Pa(α)→Acα52毫秒
AcTh(d,8n)Pa(α)→Acα5.0秒
AcTh(d,7n)Pa(α)→Acα2.1分鐘
AcTh(d,6n)Pa(α)→Acα2.78小時
AcTh(n,γ)Th(β)→Pa(β)→U(α)→Th(α)→Ra(β)Acα10天
AcRa(d,2n)Acα、β、電子捕獲29.37小時
AcU(α)→Th(β)→Pa(α)→Acα、β21.77年
AcTh(α)→Ra(β)→Acβ6.15小時
AcRa(n,γ)Ra(β)→Acβ62.7分鐘
AcTh(d,α)Acβ122秒
AcTh(γ,p)Acβ7.5分鐘
AcTh(n,p)Acβ119秒

存量及合成

資料專題:錒存量及合成

應用

資料專題:錒應用

安全

Ac的放射性極強,因此有關的實驗都必須在專業實驗室的手套箱中進行。當叁氯化錒經靜脈註射進入老鼠體內後,約33%的錒元素積累在骨骼中,50%進入肝臟。其毒性比鎇和鈈稍低。

參考資料

資料專題:錒參考資料

外部鏈接

元素周期表

規範控制