元素

89 锕 发淡蓝光的放射性金属元素

本文作者:漂泊

锕是一种稀有的放射性元素,也是锕系元素的首个元素。它在黑暗处会发出淡蓝色的光。由于锕的稀有性,锕的用途不多:227Ac主要被研究用于放射性同位素热电发生器,而225Ac则被用于癌症治疗,例如靶向α疗法。

锕的基本物理性质

分类 第ⅢB族▪锕系金属
原子序号原子量 89 (227.0278)
电子配置 6d17s2
密度 10.07 g/cm3
熔点 1050 oC
沸点 3200 oC
形状 银白色金属
半衰期 21.77年 (227Ac)
发现者 André-Louis Debierne, Friedrich-Otto-Giesel
主要的同位素 225Ac,227Ac, 228Ac
用途例 癌症治疗放射源
前后的元素 镭-锕-钍

锕的发现

1899年,法国科学家André-Louis Debierne宣布发现了一种新元素,他是从居里夫人提取镭所剩下的沥青废料中分离该元素的。1899年他宣称该元素的性质与钛性质相似,1900年他又宣称该元素的性质与钍相似。随后在1902年德国化学家Friedrich-Otto-Giesel也独立地发现了该元素。他认为该物质与镧性质相似,并在1904年将其命名为Emanium。1904-1905年,André-Louis Debierne在比较了这两种物质的半衰期后发现这是同一种元素,Harriet Brooks和Otto Hahn、Otto Sackur保留了André-Louis Debierne的命名,因为他有更高的资历,尽管在不同时期,他宣称这种元素具有不同的性质。事实上,André-Louis Debierne发现的可能并不是锕,他宣称的那些性质与镤——一种14年后才被发现的元素,更为接近。

锕的名字源自古希腊词aktis,aktinos(ακτίς,ακτίνος),意为射线。

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”。 [1-8]

锕的性质及用途

锕是一种质软、银白色的放射性金属。由于它的放射性,在黑暗的地方,锕会发出淡蓝色的光,这是由于锕衰变发射的高能粒子使空气电离所导致的。锕的化学性质与镧系元素相近。在自然界中,锕的含量很少,仅在铀及镧系金属的矿石中存在痕量的锕。一吨的铀矿石中大概只含有0.2毫克的锕。227Ac是铀衰变链的一环,最终会衰变为稳定的207Pb。而228Ac则是232Th衰变链的一环,最终会衰变为208Pb。用中子轰击226Ra可以得到227Ac,其中一些227Ac还会捕获中子得到228Ac。可以利用萃取及离子交换树脂的方法分离提纯锕。

由于锕的稀缺性及较高的价格,锕的用途较少。227Ac被研究用于放射性同位素热电发生器,225Ac则被用于癌症治疗,例如靶向α疗法。225Ac的半衰期在10天左右,这使得它比起213Bi(半衰期为46min)更适合用作辐射疗法的放射源。225Ac的最终衰变产物是无毒的209Bi,而不是有毒的铅,207Pb是很多放射性元素同位素的最终衰变产物。这是225Ac的另一个优势。此外,225Ac衰变链的部分产物也可以杀死癌细胞,这是第三个优势。但是由于225Ac易在骨骼中积聚,这对它的应用带来了一些困难,为了解决这个问题,研究人员发展了利用EDTA、DTPA、DOTA等螯合剂来固定锕离子,从而减少锕在骨骼中积聚。但是该方法同时也会减慢该放射性药物在人体中的代谢速度。 [9-12]

参考文献

  • [1] Debierne, André-Louis (1899). “Sur un nouvelle matière radio-active”. Comptes Rendus (in French). 129: 593–595.
  • [2] Debierne, André-Louis (1900–1901). “Sur un nouvelle matière radio-actif – l’actinium”. Comptes Rendus (in French). 130: 906–908.
  • [3] Giesel, Friedrich Oskar (1904). “Ueber den Emanationskörper (Emanium)”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (in German). 37 (2): 1696–1699. doi:10.1002/cber.19040370280.
  • [4]Debierne, André-Louis (1904). “Sur l’actinium”. Comptes Rendus (in French). 139: 538–540.
  • [5] Giesel, Friedrich Oskar (1904). “Ueber Emanium”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (in German). 37 (2): 1696–1699. doi:10.1002/cber.19040370280.
  • [6] Giesel, Friedrich Oskar (1905). “Ueber Emanium”. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft (in German). 38 (1): 775–778. doi:10.1002/cber.190503801130.
  • [7]Kirby, Harold W.; Morss, Lester R. (2006). “Actinium”. The Chemistry of the Actinide and Transactinide Elements. p. 18. doi:10.1007/1-4020-3598-5_2. ISBN 978-1-4020-3555-5.
  • [8] Hammond, C. R. The Elements in Lide, D. R., ed. (2005). CRC Handbook of Chemistry and Physics (86th ed.). Boca Raton (FL): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5.
  • [9] Stites, Joseph G.; Salutsky, Murrell L.; Stone, Bob D. (1955). “Preparation of Actinium Metal”. J. Am. Chem. Soc. 77 (1): 237–240. doi:10.1021/ja01606a085.
  • [10] Hagemann, French (1950). “The Isolation of Actinium”. Journal of the American Chemical Society. 72 (2): 768–771. doi:10.1021/ja01158a033.
  • [11] Deblonde, Gauthier J.-P.; Abergel, Rebecca J. (21 October 2016). “Active actinium”. Nature Chemistry. 8 (11): 1084. Bibcode:2016NatCh…8.1084D. doi:10.1038/nchem.2653. ISSN 1755-4349. PMID 27768109.
  • [12] Russell, Alan M. and Lee, Kok Loong (2005) Structure-property relations in nonferrous metals. Wiley. ISBN 0-471-64952-X, pp. 470–471

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