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|above=[[鑭]] |
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|below=(Ute) |
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|series=錒系金属 |
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|series comment=有 |
|series comment=有时归为[[过渡金属]] |
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|group=3 |
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|period=7 |
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|series color=ff99cc |
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|appearance=银白色,发暗蓝光<ref>{{cite web |url=http://pubs.acs.org/cen/80th/actinium.html |title=C&EN: It's Elemental: The Periodic Table - Actinium |author=Wall, Greg |date=2003-09-08 |work=C&EN: It's Elemental: The Periodic Table |publisher=Chemical and Engineering News |accessdate=2013-12-16 |||}}</ref> |
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|image name=Actinium_sample_(31481701837).png |
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第26行: | 第26行: | ||
|electrons per shell=2, 8, 18, 32, 18, 9, 2 |
|electrons per shell=2, 8, 18, 32, 18, 9, 2 |
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|phase=固态 |
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|density gplstp= |
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|density gpcm3nrt=10 |
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|melting point K=(大约)1323 |
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|melting point C=1050 |
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|melting point F=1922 |
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|covalent radius=215 |
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|Van der Waals radius= |
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|magnetic ordering=无数据 |
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|electrical resistivity= |
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|electrical resistivity at 0= |
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{{Elementbox_isotopes_decay | mn=225 | sym=Ac |
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=225 | sym=Ac |
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| na=[[放射性同位素|微量]] | hl=10天 |
| na=[[放射性同位素|微量]] | hl=10天 |
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| dm1={{衰变|α}} | de1=5.935 | pn1=221 | ps1=francium }} |
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{{Elementbox_isotopes_decay | mn=226 | sym=Ac |
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=226 | sym=Ac |
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| na=[[放射性同位素|人造]] | hl=29.37小时 |
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| dm1={{衰变|β-}} | de1=1.117 | pn1=226 | ps1=釷 |
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| dm2={{衰变|电子捕获}} | de2=0.640 | pn2=226 | ps2=鐳 |
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| dm3={{衰变|α}} | de3=5.536 | pn3=222 | ps3=鍅 }} |
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{{Elementbox_isotopes_decay | mn=227 | sym=Ac |
{{Elementbox_isotopes_decay | mn=227 | sym=Ac |
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| na=[[放射性同位素|微量]] | hl=21.772年 |
| na=[[放射性同位素|微量]] | hl=21.772年 |
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| dm1={{衰 |
| dm1={{衰变|β-}} | de1=0.045 | pn1=227 | ps1=釷 |
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| dm2={{衰 |
| dm2={{衰变|α}} | de2=5.042 | pn2=223 | ps2=鍅 }} |
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|isotopes comment= |
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|discovered by=[[安德烈-路易·德比埃尔内]]、{{tsl|en|Friedrich Oskar Giesel|弗里德里希·奥斯卡·吉塞尔}} |
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|discovery date=1899、1902 |
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|first isolation by=安德烈-路易·德比埃尔内、弗里德里希·奥斯卡·吉塞尔 |
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|first isolation date=1899、1902 |
|first isolation date=1899、1902 |
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}} |
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'''錒'''({{ |
'''錒'''({{标音|拼音=ā|注音=ㄚ|粵拼=aa3|同音字=}};{{lang-en|'''Actinium'''}}),是一种[[化学元素]],其[[化学符号]]为'''{{化学式|錒}}''',[[原子序数]]为89,位居[[錒系元素]]之首。在[[元素周期表]]中,錒系元素始于錒,止于[[鐒]],一共有15种元素。錒是一种柔軟的银白色[[金属]],具强[[放射性]]。在空气中,錒会迅速与[[氧气]]和[[水气]]反应,在表面形成具保护性的白色氧化层。和大部份[[鑭系元素]]及錒系元素一样,錒的[[氧化态]]一般是+3。 |
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錒在1899年被 |
錒在1899年被发现,是首个得到分离的非原始核素({{lang|en|non-primordial radioactive element}})。虽然[[釙]]、[[鐳]]和[[氡]]比錒更早被发现,但是科学家到1902年才分离出这些元素。 |
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錒具有高度的放射性,最 |
錒具有高度的放射性,最稳定的同位素是<sup>227</sup>Ac,会进行[[β衰变]],[[半衰期]]为21.772年。由于缺乏长寿命的同位素,在自然界中只有痕量的錒出现在[[鈾]]矿石当中,以<sup>227</sup>Ac为主。每一[[公吨|吨]]鈾矿石约含0.2毫克的錒元素。由于錒和[[鑭]]的化学和物理特性过于接近,因此要从矿石中分离出錒元素并不现实。科学家则是在[[核反应炉]]中以中子照射[[鐳]]-226来生产錒的。 |
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錒因 |
錒因为稀少、昂贵,且具强放射性,所以沒有大的工业用途。目前錒被用作中子源,以及在[[放射线疗法]]中作为辐射源。 |
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== |
== 历史 == |
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[[法 |
[[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[[瀝青鈾矿]]中分离出[[鐳]]之后,德贝尔恩接著从殘留物中再分离出这一新元素。他认为该元素与[[鈦]]和[[釷]]相似,并将其命名为“actinium”。<ref>{{cite journal |title = Sur un nouvelle matière radio-active |first = André-Louis |last = Debierne |journal = Comptes rendus |volume = 129 |pages = 593–595 |year = 1899 |url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3085b/f593.table |accessdate = 2013-12-16 |||}}</ref><ref>{{cite journal |title = Sur un nouvelle matière radio-actif – l'actinium |first = André-Louis |last = Debierne |journal = Comptes rendus |volume = 130 |pages = 906–908 |year = 1900–1901 |url = http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3086n/f906.table |accessdate = 2013-12-16 |||}}</ref>[[德国]]化学家[[弗裡德里希·奥斯卡·吉塞尔]](Friedrich Oskar Giesel)则在1902年独立发现了錒元素。<ref>{{cite journal |title = Ueber Radium und radioactive Stoffe |first = Friedrich Oskar |last = Giesel |journal = Berichte der Deutschen Chemische Geselschaft |volume = 35 |issue = 3 |pages = 3608–3611 |year = 1902 |doi = 10.1002/cber.190203503187}}</ref>他认为錒与[[鑭]]相似,并在1904年将其命名为“emanium”。<ref>{{cite journal |title = Ueber den Emanationskörper (Emanium) |first = Friedrich Oskar |last = Giesel |journal = Berichte der Deutschen Chemische Geselschaft |volume = 37 |issue = 2 |pages = 1696–1699 |year = 1904 |doi = 10.1002/cber.19040370280}}</ref>科学家在比较德贝尔恩所得出的半衰期数据后,<ref>{{cite journal |title = Sur l'actinium |first = André-Louis |last = Debierne |journal = Comptes rendus |volume = 139 |pages = 538–540 |year = 1904}}</ref>決定依最早发现者的意愿把该元素正式定名为“actinium”。<ref>{{cite journal |title = Ueber Emanium |first = Friedrich Oskar |last = Giesel |journal = Berichte der Deutschen Chemische Geselschaft |volume = 37 |issue = 2 |pages = 1696–1699 |year = 1904 |doi = 10.1002/cber.19040370280}}</ref><ref>{{cite journal |title = Ueber Emanium |first = Friedrich Oskar |last = Giesel |journal = Berichte der Deutschen Chemische Geselschaft |volume = 38 |issue = 1 |pages = 775–778 |year = 1905 |doi = 10.1002/cber.190503801130}}</ref> |
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<!-- |
<!--发现者争议Articles published in the 1970s<ref>{{cite journal |title = The Discovery of Actinium |first = Harold W. |last = Kirby |journal = Isis |volume = 62 |issue = 3 |pages = 290–308 |year = 1971 |jstor=229943 |doi =10.1086/350760}}</ref> and later<ref name="Adloff">{{cite journal |title = The centenary of a controversial discovery: actinium |first = J. P. |last = Adloff |journal = Radiochim. Acta |volume = 88 |pages = 123–128 |year = 2000 |doi = 10.1524/ract.2000.88.3-4.123 |issue = 3–4_2000}}</ref> suggest that Debierne's results published in 1904 conflict with those reported in 1899 and 1900. This has led some authors to advocate that Giesel alone should be credited with the discovery.<ref>{{cite journal |last1 = Kirby |first1 = Harold W. |last2 = Morss |first2 = Lester R. |title = The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements |pages = 18 |year = 2006 |doi = 10.1007/1-4020-3598-5_2 |chapter = Actinium |isbn = 978-1-4020-3555-5}}</ref> A less confrontational vision of scientific discovery is proposed by Adloff.<ref name="Adloff" /> He suggests that hindsight criticism of the early publications should be mitigated by the nascent state of radiochemistry, highlights the prudence of Debierne's claims in the original papers, and notes that nobody can contend that Debierne's substance did not contain actinium. Debierne, who is now considered by the vast majority of historians as the discoverer, lost interest in the element and left the topic. Giesel, on the other hand, can rightfully be credited with the first preparation of radiochemically pure actinium and with the identification of its atomic number 89. |
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錒的原文名 |
錒的原文名称“actinium”源自[[古希腊语]]中的“ακτίς”、“ακτίνος”(“aktis”、“aktinos”),意为光线。<ref name="CRC" />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]]、[[乙酸鹽]]<ref>{{cite book |author1=Gilley, Cynthia Brooke |author2=University of California, San Diego. Chemistry |title=New convertible isocyanides for the Ugi reaction; application to the stereoselective synthesis of omuralide |url=http://books.google.com/books?id=vJQPInUTy3QC&pg=PR11 |accessdate=2013-12-16 |year=2008 |publisher=ProQuest |isbn=978-0-549-79554-4 |page=11 |||}}</ref>和[[乙醛]],但錒与这些并无关系。<ref>{{cite book |author=Reimers, Jeffrey R. |title=Computational Methods for Large Systems: Electronic Structure Approaches for Biotechnology and Nanotechnology |url=http://books.google.com/books?id=Ca9z4_cH-W8C&pg=PA575 |accessdate=2013-12-16 |date=2011-07-20 |publisher=John Wiley and Sons |isbn=978-0-470-48788-4 |page=575 |||}}</ref> |
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== |
== 属性 == |
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錒是一 |
錒是一种柔軟的银白色<ref name="blueglow" /><ref name="brit">''Actinium'', in Encyclopædia Britannica, 15th edition, 1995, p. 70</ref>[[放射性]][[金属]]。其[[剪切模量]]估计与[[鉛]]相近。<ref>Frederick Seitz, David Turnbull [http://books.google.com/books?id=F9V3a-0V3r8C&pg=PA289 Solid state physics: advances in research and applications] , Academic Press, 1964 ISBN 978-0-12-607716-2 pp. 289–291</ref>錒的放射性很强,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。<ref>{{cite book |author=Richard A. Muller |title=Physics and Technology for Future Presidents: An Introduction to the Essential Physics Every World Leader Needs to Know |url=http://books.google.com/books?id=jMWCDsJesbcC&pg=PA136 |accessdate=2013-12-16 |date=2010-04-12 |publisher=Princeton University Press |isbn=978-0-691-13504-5 |page=136 |||}}</ref>錒的化学属性与包括[[鑭]]在内的鑭系元素相近,因此要将錒从鈾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]]。<ref>{{cite journal |title = Chemistry of the Actinide Elements Annual Review of Nuclear Science |volume = 1 |pages = 245–262 |year = 1952 |first = J. J. |last = Katz |doi = 10.1146/annurev.ns.01.120152.001333 |journal = Annual Review of Nuclear Science |last2 = Manning |first2 = W M |bibcode = 1952ARNPS...1..245K}}</ref> |
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[[錒]]是首 |
[[錒]]是首个[[錒系元素]]。这些元素彼此间的特性比[[鑭系元素]]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]]加入錒系元素。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。<ref>{{cite journal |title = The Transuranium Elements |first = Glenn T. |last = Seaborg |journal = Science |volume = 104 |issue = 2704 |year = 1946 |pages = 379–386 |jstor=1675046 |doi = 10.1126/science.104.2704.379 |pmid = 17842184 |bibcode = 1946Sci...104..379S}}</ref> |
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錒在空 |
錒在空气中会与氧气、水气迅速反应,在表面产生白色的保护性氧化层。<ref name="blueglow">{{cite journal |title = Preparation of Actinium Metal |first = Joseph G. |last = Stites |journal = J. Am. Chem. Soc. |year = 1955 |volume = 77 |issue = 1 |pages = 237–240 |doi = 10.1021/ja01606a085 |last2 = Salutsky |first2 = Murrell L. |last3 = Stone |first3 = Bob D.}}</ref>与大部份鑭系和錒系元素一样,錒的[[氧化态]]通常是+3;Ac<sup>3+</sup>离子在溶液中无色。<ref name=bse/>錒的[[电子排布]]是6d<sup>1</sup>7s<sup>2</sup>,所以当失去3个[[电子]]后,就会形成稳定的闭殼层,与[[惰性气体]][[氡]]一样。<ref name="brit" />錒的+2态只出现在二氫化錒(AcH<sub>2</sub>)中。<ref name="ach" /> |
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== 化合物 == |
== 化合物 == |
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已知的錒化合物非常少,其中有[[三氟化錒]](AcF<sub>3</sub>)、[[三氯化錒]](AcCl<sub>3</sub>)、[[三溴化錒]](AcBr<sub>3</sub>)、[[氟氧化錒]](AcOF)、[[氯氧化錒]](AcOCl)、[[溴氧化錒]](AcOBr)、[[三硫化二錒]](Ac<sub>2</sub>S<sub>3</sub>)、[[氧化錒]](Ac<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)和[[磷酸錒]](AcPO<sub>4</sub>)等。除AcPO<sub>4</sub>以外, |
已知的錒化合物非常少,其中有[[三氟化錒]](AcF<sub>3</sub>)、[[三氯化錒]](AcCl<sub>3</sub>)、[[三溴化錒]](AcBr<sub>3</sub>)、[[氟氧化錒]](AcOF)、[[氯氧化錒]](AcOCl)、[[溴氧化錒]](AcOBr)、[[三硫化二錒]](Ac<sub>2</sub>S<sub>3</sub>)、[[氧化錒]](Ac<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)和[[磷酸錒]](AcPO<sub>4</sub>)等。除AcPO<sub>4</sub>以外,这些化合物都具有+3氧化态,且都有相对应的鑭化合物。<ref name="bse" /><ref>{{cite journal |title = The Preparation and Identification of Some Pure Actinium Compounds |journal = Journal of the American Chemical Society |last = Sherman |first = Fried |pages = 771–775 |doi = 10.1021/ja01158a034 |year =1950 |volume = 72 |last2 = Hagemann |first2 = French |last3 = Zachariasen |first3 = W. H. |issue = 2}}</ref>对应的鑭和錒化合物在[[晶格常数]]上的差异不超过百分之十。<ref name="j2" /> |
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{| Class="wikitable collapsible collapsed" style="text-align: center" |
{| Class="wikitable collapsible collapsed" style="text-align: center" |
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! 化 |
! 化学式 |
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! |
! 颜色 |
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! |
! 对称 |
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! [[空 |
! [[空间群]] |
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! 空 |
! 空间群数 |
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! [[皮 |
! [[皮尔逊符号]] |
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! ''a''(pm) |
! ''a''(pm) |
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! ''b''(pm) |
! ''b''(pm) |
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第138行: | 第138行: | ||
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| Ac |
| Ac |
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| |
| 银白色 |
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| ''[[立方晶系|fcc]]''<ref name=ach>{{cite journal |doi=10.1016/0022-1902(61)80369-2 |last1=Farr |year=1961 |first1=J |pages=42 |volume=18 |journal=Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry |title=The crystal structure of actinium metal and actinium hydride |last2=Giorgi |first2=A.L. |last3=Bowman |first3=M.G. |last4=Money |first4=R.K.}}</ref> |
| ''[[立方晶系|fcc]]''<ref name=ach>{{cite journal |doi=10.1016/0022-1902(61)80369-2 |last1=Farr |year=1961 |first1=J |pages=42 |volume=18 |journal=Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry |title=The crystal structure of actinium metal and actinium hydride |last2=Giorgi |first2=A.L. |last3=Bowman |first3=M.G. |last4=Money |first4=R.K.}}</ref> |
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| Fm{{overline|3}}m |
| Fm{{overline|3}}m |
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第270行: | 第270行: | ||
|} |
|} |
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上表中的''a''、''b''和''c'' |
上表中的''a''、''b''和''c''为晶格常数,''Z''为每[[晶胞]]所含的化学式单元数。密度并非实验数据,而是从晶体参数中计算得出的。 |
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=== 氧化物 === |
=== 氧化物 === |
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在真空中把[[氫氧化錒]]加 |
在真空中把[[氫氧化錒]]加热至500 °C或把[[草酸錒]]加热至1100 °C,可制成[[氧化錒]](Ac<sub>2</sub>O<sub>3</sub>)。氧化錒的晶体结构与大部份三价[[稀土金属]]的氧化物同型。<ref name="j2" /> |
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=== 鹵化物 === |
=== 鹵化物 === |
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三氟化錒的合成反 |
三氟化錒的合成反应可以在液态或固态下进行。前者在室温下进行,需将[[氫氟酸]]加入含有錒离子的溶液中。后者需对錒金属施以[[氟化氫]]气体,反应要在700 °C下进行,并必须使用全[[鉑]]制器材。在900至1000 °C下,三氟化錒会和[[氫氧化銨]]反应形成[[氟氧化物|氟氧化錒]](AcOF)。虽然三氟化鑭在空气中以800 °C燃燒一小时后就可以产生氟氧化鑭,但是类似的方法无法产生氟氧化錒,而是会把三氟化錒熔解。<ref name="j2" /><ref name="Meyer" />{{rp|87–88}} |
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:AcF<sub>3</sub> + 2 NH<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O → AcOF + 2 NH<sub>4</sub>F |
:AcF<sub>3</sub> + 2 NH<sub>3</sub> + H<sub>2</sub>O → AcOF + 2 NH<sub>4</sub>F |
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氫氧化錒或草酸錒 |
氫氧化錒或草酸錒与[[四氯化碳]]在960 °C以上温度反应会产生三氯化錒。同样,三氯化錒与氫氧化銨在1000 °C反应会形成[[氯氧化物|氯氧化錒]]。但与氟氧化錒不同的是,三氯化錒在[[氫氯酸]]溶液中用[[氨]]点燃就可以产生氯氧化錒。<ref name="j2" /> |
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[[溴化鋁]] |
[[溴化鋁]]与氧化錒反应后,会形成三溴化錒: |
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:Ac<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 2 AlBr<sub>3</sub> → 2 AcBr<sub>3</sub> + Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> |
:Ac<sub>2</sub>O<sub>3</sub> + 2 AlBr<sub>3</sub> → 2 AcBr<sub>3</sub> + Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> |
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在500 °C加入氫氧化銨,可以 |
在500 °C加入氫氧化銨,可以产生溴氧化錒(AcOBr)。<ref name="j2" /> |
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=== 其他化合物 === |
=== 其他化合物 === |
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三氯化錒在300 °C下 |
三氯化錒在300 °C下经[[鉀]]还原后,可形成氫化錒,其结构可从氫化鑭(LaH<sub>2</sub>)的结构推测而得。该反应中氫的来源不明。<ref name="Meyer" />{{rp|43}} |
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在含錒的氫氯酸溶液中加入[[磷酸二氫 |
在含錒的氫氯酸溶液中加入[[磷酸二氫钠]](NaH<sub>2</sub>PO<sub>4</sub>),会产生白色的半水合磷酸錒(AcPO<sub>4</sub>·0.5H<sub>2</sub>O)。草酸錒和[[硫化氫]]气体在1400 °C受热几分钟,会产生黑色的硫化錒(Ac<sub>2</sub>S<sub>3</sub>)。<ref name="j2" /> |
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== 同位素 == |
== 同位素 == |
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{{main|錒的同位素}} |
{{main|錒的同位素}} |
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錒一共有36 |
錒一共有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206 [[原子质量单位|u]]({{chem|206|Ac}})和236 u({{chem|236|Ac}})。<ref name="nubas" />其中最稳定的有:{{chem|227|Ac}}([[半衰期]]为21.772年)、{{chem|225|Ac}}(10.0天)和{{chem|226|Ac}}(29.37小时)。其餘的同位素的半衰期都小于10小时,大部份甚至小于1分钟。寿命最短的錒同位素是{{chem|217|Ac}},其半衰期只有69纳秒,会进行[[α衰变]]和[[中子捕获]]。錒拥有两个[[亚稳态]]([[同核异构体]])。<ref name="nubas">{{cite journal |last = Audi |first = Georges |title = The NUBASE Evaluation of Nuclear and Decay Properties |journal = Nuclear Physics A |volume = 729 |pages = 3–128 |publisher = Atomic Mass Data Center |year = 2003 |doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 |bibcode=2003NuPhA.729....3A |last2 = Bersillon |first2 = O. |last3 = Blachot |first3 = J. |last4 = Wapstra |first4 = A.H.}}</ref> |
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自然界中的錒元素主要由{{chem|227|Ac}} |
自然界中的錒元素主要由{{chem|227|Ac}}组成,此外还有极微量的{{chem|225|Ac}}和{{chem|228|Ac}}。纯化后的{{chem|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%)。<ref name="bse">{{cite web |url=http://bse.sci-lib.com/article008169.html |title=Actinium |publisher=Great Soviet Encyclopedia |accessdate=2013-12-16 |||}}</ref>这些衰变的产物都属于[[錒衰变系]]。{{chem|227|Ac}}发射的β粒子能量较低(46 [[电子伏特|keV]]),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{{chem|227|Ac}}。因此科学家一般以探测其衰变产物的方法来推算{{chem|227|Ac}}的量。<ref name=bse/> |
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{| class="wikitable" style="text-align:center" |
{| class="wikitable" style="text-align:center" |
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!同位素 |
!同位素 |
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!合成反 |
!合成反应 |
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!衰 |
!衰变形式 |
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!半衰期 |
!半衰期 |
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|- |
|- |
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第317行: | 第317行: | ||
|<sup>232</sup>Th(d,7n)<sup>227</sup>Pa(α)→<sup>223</sup>Ac |
|<sup>232</sup>Th(d,7n)<sup>227</sup>Pa(α)→<sup>223</sup>Ac |
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|α |
|α |
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|2.1分 |
|2.1分钟 |
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|<sup>224</sup>Ac |
|<sup>224</sup>Ac |
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|<sup>232</sup>Th(d,6n)<sup>228</sup>Pa(α)→<sup>224</sup>Ac |
|<sup>232</sup>Th(d,6n)<sup>228</sup>Pa(α)→<sup>224</sup>Ac |
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|α |
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|2.78小 |
|2.78小时 |
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|<sup>225</sup>Ac |
|<sup>225</sup>Ac |
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|<sup>226</sup>Ac |
|<sup>226</sup>Ac |
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|<sup>226</sup>Ra(d,2n)<sup>226</sup>Ac |
|<sup>226</sup>Ra(d,2n)<sup>226</sup>Ac |
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|α、β<sup>−</sup>、 |
|α、β<sup>−</sup>、电子捕获 |
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|29.37小 |
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|<sup>227</sup>Ac |
|<sup>227</sup>Ac |
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第342行: | 第342行: | ||
|<sup>232</sup>Th(α)→<sup>228</sup>Ra(β<sup>−</sup>)→<sup>228</sup>Ac |
|<sup>232</sup>Th(α)→<sup>228</sup>Ra(β<sup>−</sup>)→<sup>228</sup>Ac |
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|β<sup>−</sup> |
|β<sup>−</sup> |
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|6.15小 |
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|<sup>229</sup>Ac |
|<sup>229</sup>Ac |
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|<sup>228</sup>Ra(n,γ)<sup>229</sup>Ra(β<sup>−</sup>)→<sup>229</sup>Ac |
|<sup>228</sup>Ra(n,γ)<sup>229</sup>Ra(β<sup>−</sup>)→<sup>229</sup>Ac |
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|β<sup>−</sup> |
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|<sup>230</sup>Ac |
|<sup>230</sup>Ac |
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|<sup>232</sup>Th(γ,p)<sup>231</sup>Ac |
|<sup>232</sup>Th(γ,p)<sup>231</sup>Ac |
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|β<sup>−</sup> |
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|7.5分 |
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|<sup>232</sup>Ac |
|<sup>232</sup>Ac |
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== 存量及合成 == |
== 存量及合成 == |
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[[File:Uraninite-39029.jpg|150px|缩略图|[[瀝青鈾 |
[[File:Uraninite-39029.jpg|150px|缩略图|[[瀝青鈾矿]]中含有少量的錒元素]] |
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錒元素在地球上十分稀少,只有痕量的<sup>227</sup>Ac同位素出 |
錒元素在地球上十分稀少,只有痕量的<sup>227</sup>Ac同位素出现在[[鈾]]矿石中:每吨鈾矿石只含有大约0.2毫克的錒。<ref name=j1>{{cite journal |doi=10.1021/ja01158a033 |last1=Hagemann |year=1950 |first1=French |pages=768 |volume=72 |journal=Journal of the American Chemical Society |title=The Isolation of Actinium |issue=2}}</ref><ref name=g946>{{Greenwood&Earnshaw2nd|page=946}}</ref><sup>227</sup>Ac是[[錒衰变系]]中的其中一个短暫存在的同位素。该衰变链始于[[鈾-235|<sup>235</sup>U]](或[[鈈-239|<sup>239</sup>Pu]]),止于[[稳定同位素]][[鉛的同位素|<sup>207</sup>Pb]]。<sup>225</sup>Ac则是[[錼衰变系]]中短暫存在的同位素。该衰变链始于[[錼的同位素|<sup>237</sup>Np]](或[[鈾-233|<sup>233</sup>U]]),止于近似稳定的[[鉍-209|<sup>209</sup>Bi]]和稳定的[[鉈的同位素|<sup>205</sup>Tl]]。<ref>{{cite book |
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|author1=C.M. Lederer |author2=J.M. Hollander |author3=I. Perlman |year=1968 |
|author1=C.M. Lederer |author2=J.M. Hollander |author3=I. Perlman |year=1968 |
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|title=Table of Isotopes |
|title=Table of Isotopes |
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第375行: | 第375行: | ||
|isbn= |
|isbn= |
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|oclc= |
|oclc= |
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}}</ref>惟自然界中的錼衰 |
}}</ref>惟自然界中的錼衰变系早已衰变殆尽,现时地殼中的<sup>237</sup>Np主要由[[鈾-238|<sup>238</sup>U]]发生{{le|核散裂|Nuclear spallation}}而痕量生成。<ref name="chain">{{cite book|title=Chemistry and Analysis of Radionuclides: Laboratory Techniques and Methodology|publisher=Wiley-VCH|pages=2–3|year=2011 | isbn = 978-3-527-32658-7 |first1=Jukka|last1=Lehto|first2=Xiaolin|last2=Hou}}</ref> |
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含有錒的 |
含有錒的矿石中也同时含有[[鑭]]及其他[[鑭系元素]]。然而这些元素的化学、物理特性与錒非常接近,再加上錒含量更为稀少,因此从矿石中分离出錒元素的做法并不具实际性,科学家也从未完全分离出錒。<ref name="j2">{{cite journal |doi=10.1021/ja01158a034 |last1=Fried |year=1950 |first1=Sherman |pages=771 |volume=72 |journal=Journal of the American Chemical Society |last2=Hagemann |first2=French |last3=Zachariasen |first3=W. H. |title=The Preparation and Identification of Some Pure Actinium Compounds |issue=2}}</ref>錒元素则通常是在[[核反应炉]]中用中子照射<sup>226</sup>[[鐳|Ra]]产生的,每次产量以毫克计。<ref name=g946/><ref>{{cite book |author=Emeleus, H. J. |title=Advances in inorganic chemistry and radiochemistry |url=http://books.google.com/books?id=K5_LSQqeZ_IC&pg=PA16 |accessdate=2013-12-16 |date=1987-07 |publisher=Academic Press |isbn=978-0-12-023631-2 |page=16 |||}}</ref> |
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:<math>\mathrm{^{226}_{\ 88}Ra\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow \ ^{227}_{\ 88}Ra\ \xrightarrow[42.2 \ min]{\beta^-} \ ^{227}_{\ 89}Ac}</math> |
:<math>\mathrm{^{226}_{\ 88}Ra\ +\ ^{1}_{0}n\ \longrightarrow \ ^{227}_{\ 88}Ra\ \xrightarrow[42.2 \ min]{\beta^-} \ ^{227}_{\ 89}Ac}</math> |
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该反应的錒产量约为鐳重量的2%。<sup>227</sup>Ac可再捕获中子,形成少量的<sup>228</sup>Ac。合成过后,錒需从鐳以及其他的衰变产物中分离出来,这些产物包括釷、釙、鉛和鉍。第一种分离法使用噻吩甲酰三氟丙酮和[[苯]]的混合溶液。调整该溶液的[[pH值]],可从含衰变产物的溶液中萃取出特定的元素(錒需要pH 6.0左右)。<ref name=j1/>另一种分离法是在[[硝酸]]中以適当的[[树脂]]进行负离子交换法,先把鐳和錒与釷分离开来(分离系数为1百万),再用正离子交换树脂和硝酸洗脫液把錒从鐳中提取出来(系数为100)。<ref name="sep" /> |
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[[德 |
[[德国]]和[[澳大利亚]]的科学家在2000年首次人工合成<sup>225</sup>Ac。[[德国]]超鈾元素研究所所使用的是[[回旋加速器]],而[[澳大利亚]]的研究人员则使用位于[[悉尼]]圣乔治医院的[[直线加速器]]。<ref>{{cite journal |doi = 10.1016/j.apradiso.2008.11.012 |year = 2009 |author = Melville, G; Allen, Bj |title = Cyclotron and linac production of Ac-225 |volume = 67 |issue = 4 |pages = 549–55 |pmid = 19135381 |journal = Applied radiation and isotopes}}</ref>其合成方法为,对鐳-226目标体进行20至30 [[电子伏特|MeV]]能量[[氘]]离子撞击。这一反应同时会产生半衰期为29小时的<sup>226</sup>Ac同位素,但由于<sup>225</sup>Ac的半衰期有10天,所以前者不会对后者造成不纯。<sup>225</sup>Ac是一种稀有的同位素,在[[放射线疗法]]中有潜在的用途。<ref>Russell, Pamela J.; Jackson, Paul and Kingsley, Elizabeth Anne [http://books.google.com/books?id=K1y6k5bdlWkC&pg=PA336 Prostate cancer methods and protocols] , Humana Press, 2003, ISBN 978-0-89603-978-0, p. 336</ref> |
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在1100至1300 °C |
在1100至1300 °C间以[[鋰]]气体对氟化錒进行还原反应,可以产生錒金属。太高的温度会使产物气化,而太低温则会导致反应不能完全进行。鋰的氟化物揮发性比其他[[鹼金属]]的高,因此最適合用于这一反应中。<ref name="CRC">Hammond, C. R. ''The Elements'' in {{RubberBible86th}}</ref><ref name="blueglow"/> |
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== |
== 应用 == |
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由 |
由于存量稀少,价格昂贵,所以錒目前并无重要的工业用途。<ref name="CRC" /> |
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<sup>227</sup>Ac放射性很 |
<sup>227</sup>Ac放射性很强,因此有潜力用于[[放射性同位素热电机]]中,应用范围包括[[航天器]]。<sup>227</sup>Ac的氧化物和[[鈹]]压制后可以作为高效能[[中子源]],其活度高于一般的[[鋂]]﹣鈹和鐳﹣鈹中子源。<ref name="b1">Russell, Alan M. and Lee, Kok Loong [http://books.google.com/books?id=fIu58uZTE-gC&pg=PA470 Structure-property relations in nonferrous metals] , Wiley, 2005, ISBN 978-0-471-64952-6, pp. 470–471</ref>这些应用利用的其实是<sup>227</sup>Ac的衰变产物。进行β衰变后所产生的同位素会释放[[α粒子]],而鈹则用于捕获这些α粒子,并放出中子。鈹的9Be(α,n)12C[[核反应]][[截面 (物理)|截面]]较高,因此能高效地将α粒子转换为中子。该反应的公式如下:<ref>{{Cite book| url=https://books.google.com/?id=FCnUN45cL1cC&pg=PA239|page=239|chapter=Nuclear Properties|title=Beryllium its Metallurgy and Properties|publisher=University of California Press|first=Henry H|last=Hausner| date=1965}}</ref> |
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: <math>\mathrm{^{9}_{4}Be\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow \ ^{12}_{\ 6}C\ +\ ^{1}_{0}n\ +\ \gamma}</math> |
: <math>\mathrm{^{9}_{4}Be\ +\ ^{4}_{2}He\ \longrightarrow \ ^{12}_{\ 6}C\ +\ ^{1}_{0}n\ +\ \gamma}</math> |
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<sup>227</sup>AcBe可用 |
<sup>227</sup>AcBe可用于[[中子水份仪]]中,以测量土壤中的水份以及在建造公路时进行濕度、密度的质量检验。<ref>Majumdar, D. K. [http://books.google.com/books?id=hf1j9v4v3OEC&pg=PA108 Irrigation Water Management: Principles and Practice] , 2004 ISBN 978-81-203-1729-1 p. 108</ref><ref>Chandrasekharan, H. and Gupta, Navindu [http://books.google.com/books?id=45IDh4Lt8xsC&pg=PA203 Fundamentals of Nuclear Science – Application in Agriculture] , 2006 ISBN 978-81-7211-200-4 pp. 202 ff</ref>这类探测仪在测井、[[中子照相]]、[[断层摄影术]]及其他放射性化学范疇中都有应用的空间。<ref>{{cite journal |title = Neutron Spectrum of an Actinium–Beryllium Source |first = W.R. |last = Dixon |journal = Can. J. Phys./Rev. Can. Phys. |volume = 35 |issue = 6 |pages = 699–702 |year = 1957 |doi = 10.1139/p57-075 |last2 = Bielesch |first2 = Alice |last3 = Geiger |first3 = K. W.|bibcode = 1957CaJPh..35..699D}}</ref> |
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[[File:DOTA polyaminocarboxylic acid.png|缩略图|150px|在放射 |
[[File:DOTA polyaminocarboxylic acid.png|缩略图|150px|在放射线疗法中用于运输<sup>225</sup>Ac的[[DOTA (螯合剂)|DOTA]]载体的化学结构。]] |
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<sup>225</sup>Ac在 |
<sup>225</sup>Ac在医学中用于制造<sup>213</sup>[[鉍|Bi]],<ref name=sep>{{cite journal |doi = 10.1016/j.apradiso.2004.12.003 |year = 2005 |volume = 62 |issue = 5 |pages =667–679 |title = Production of actinium-225 for alpha particle mediated radioimmunotherapy |last = Bolla |first = Rose A. |journal = Applied Radiation and Isotopes |pmid = 15763472 |last2 = Malkemus |first2 = D |last3 = Mirzadeh |first3 = S}}</ref>或直接作[[放射线疗法]]的辐射源。<sup>225</sup>Ac的半衰期为10天,比<sup>213</sup>Bi的46小时更適合作放射线治疗。<sup>225</sup>Ac及其衰变产物所释放的α粒子可以杀死身体内的癌細胞。最大的困难在于,简单的錒配合物经[[靜脉注射]]进入体内后,会积累在骨骼和肝臟中,并停留数十年。持续的辐射在杀死癌細胞后,会引发新的[[突变]]。要避免这种问题,可将<sup>225</sup>Ac与[[螯合剂]]结合,例如[[檸檬酸]]、[[乙二胺四乙酸]](EDTA)和[[喷替酸|二乙烯三胺五乙酸]](DTPA)。这可降低錒在骨骼中的积累,但从身体排泄的量仍然不高。改用HEHA<ref>{{cite journal |title=Improved in Vivo Stability of Actinium-225 Macrocyclic Complexes}}</ref>或耦合至[[曲妥珠单抗]]的[[DOTA (螯合剂)|DOTA]](1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四羧酸)等螯合剂可以增加錒的排泄量。曲妥珠单抗是一种[[单株抗体]],能够干擾[[HER2/neu]][[受体 (生物化学)|受体]]。科学家把錒与DOTA结合后注射到老鼠体内,发现疗法有效对抗[[白血病]]、[[淋巴瘤]]、[[乳癌]]、[[卵巢癌]]、[[神经母細胞瘤]]和[[前列腺癌]]。<ref>{{cite journal |last1=McDevitt |first1=Michael R. |last2=Ma |first2=Dangshe |last3=Lai |first3=Lawrence T. |last4=Simon |first4=Jim |last5=Borchardt |first5=Paul |last6=Frank |first6=R. Keith |last7=Wu |first7=Karen |last8=Pellegrini |first8=Virginia |last9=Curcio |first9=Michael J. |last10=Miederer |first10=Matthias |last11=Bander |first11=Neil H. |last12=Scheinberg |first12=David A. |displayauthors=3 |title=Tumor Therapy with Targeted Atomic Nanogenerators |year=2001 |journal=Science |volume=294 |issue=5546 |pages=1537–1540 |doi=10.1126/science.1064126 |bibcode=2001Sci...294.1537M |pmid=11711678 |url=http://www.studybusiness.com/HTML/Bio/10021/10021-04-2003-BIO-04-E.pdf |||}}</ref><ref>{{cite journal |url=http://cancerres.aacrjournals.org/content/63/16/5084.full.pdf |title=Targeted Actinium-225 in Vivo Generators for Therapy of Ovarian Cancer |author=Borchardt, Paul E. et al. |journal=Cancer Research |volume=63 |issue=16 |pages=5084–5090 |year=2003 |pmid=12941838 |access-date=2013-12-14 |||}}</ref><ref>{{cite journal |author=Ballangrud, A. M. ''et al.'' |title=Alpha-particle emitting atomic generator (Actinium-225)-labeled trastuzumab (herceptin) targeting of breast cancer spheroids: efficacy versus HER2/neu expression |journal=Clinical cancer research : an official journal of the American Association for Cancer Research |volume=10 |issue=13 |pages=4489–97 |year=2004 |pmid=15240541 |doi=10.1158/1078-0432.CCR-03-0800}}</ref> |
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<sup>227</sup>Ac的半衰期 |
<sup>227</sup>Ac的半衰期为21.77年,可用来研究海水的緩慢垂直混合作用。这种水流的速度大约为每年50米,因此直接测量是无法得到足够的精度的。科学家通过探测各同位素在不同深度的相对比例变化,可以推算出混合作用的发生速率。具体的物理原理如下。海水含有均衡分布的<sup>235</sup>U。其衰变产物<sup>231</sup>Pa会慢慢沉澱到海底,所以其濃度会随深度增加,并在一定的深度以下维持恒等。<sup>231</sup>Pa再衰变成<sup>227</sup>Ac。混合作用会把海底的<sup>227</sup>Ac提升上来,因此<sup>227</sup>Ac的濃度随深度一直增加至海底。科学家分析<sup>231</sup>Pa和<sup>227</sup>Ac的濃度﹣深度关系,可以间接研究海水的混合作用。<ref>{{cite journal |last1=Nozaki |first1=Yoshiyuki |title=Excess 227Ac in deep ocean water |journal=Nature |volume=310 |pages=486 |year=1984 |doi=10.1038/310486a0 | issue=5977 | bibcode = 1984Natur.310..486N}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Geibert |first1=W. |last2=Rutgers Van Der Loeff |first2=M.M. |last3=Hanfland |first3=C. |last4=Dauelsberg |first4=H.-J. |title=Actinium-227 as a deep-sea tracer: sources, distribution and applications |journal=Earth and Planetary Science Letters |volume=198 |pages=147 |year=2002 |doi=10.1016/S0012-821X(02)00512-5 |bibcode=2002E&PSL.198..147G}}</ref> |
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== 安全 == |
== 安全 == |
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<sup>227</sup>Ac的放射性 |
<sup>227</sup>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[[三氯化錒]]经[[靜脉]]注射进入[[老鼠]]体内后,约33%的錒元素积累在[[骨骼]]中,50%进入[[肝臟]]。其毒性稍低于[[鋂]]和[[鈽]]。<ref>{{cite journal |doi = 10.2172/4406766 |title = Toxicology of Actinium Equilibrium Mixture |first2 = J. |last = Langham |last2 = Storer |first = W. |year = 1952 | journal = Los Alamos Scientific Lab.: Technical Report}}</ref> |
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== |
== 参考资料 == |
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== 外部 |
== 外部链接 == |
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* [http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/r?dbs+hsdb:@term+@na+@rel+actinium,+radioactive NLM Hazardous Substances Databank – Actinium, Radioactive] |
* [http://toxnet.nlm.nih.gov/cgi-bin/sis/search/r?dbs+hsdb:@term+@na+@rel+actinium,+radioactive NLM Hazardous Substances Databank – Actinium, Radioactive] |
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[[Category:锕| ]] |
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