锕系元素
15種放射性元素的統稱 / 维基百科,自由的 encyclopedia
锕系元素是第89号元素锕到103号元素铹共15种放射性元素的统称。锕系元素位于元素周期表第7周期的镭与𬬻之间,位于镧系元素下方,但通常为了避免周期表形状过宽影响观看,而将镧系和锕系元素移至周期表下方独立列出。锕系元素可用符号An来表示。[1][2][3]
除了属于d区的铹之外,所有锕系元素都是f区元素,锕系元素原子基态的电子排布是5f0~146d0~27s2,其新增加的电子大多填入从外侧数进来的第三个电子层(即5f电子层)中,所以锕系元素又可以称为5f系,不过也有许多较轻的锕系元素将电子填入6d亚壳层。由于锕系元素都是金属,故可和镧系元素统称为f区金属。为了区别于周期表中的d区过渡元素,故又将锕系元素及镧系元素合称为内过渡元素。
由于较轻的锕系元素有许多电子填充不规则的情形,故它们的化合价有较多的变化,彼此之间的相似度从而没有镧系元素间来的高,其中钍、镤和铀的化学性质更类似于过渡金属,镎和钚则介于过渡金属和镧系元素之间。而较重的锕系元素则表现出和镧系元素相似的性质,以+3价为最稳定的氧化态(锘除外)。
1789年德国马丁·克拉普罗特从沥青铀矿中发现铀,它是被人们认识的第一个锕系元素。其后陆续发现钍、锕和镤。铀以后的元素(即超铀元素)都是在1940年后用人工核反应合成的,属于人造元素。[1][4]不过也有部分超铀元素最初是通过人工合成的方式发现,但是后来在自然界中,也发现有痕迹量的存在,包括镎和钚[5]。
所有锕系元素都具有放射性,并在衰变时以电离辐射的形式释放能量。天然存在的铀和钍以及人工合成产生的钚是目前地球上存量最丰富的锕系元素。铀和钚被广泛用于核能发电及核武器,铀和钍在当前及历史上也有许多和放射性无关的用途,镅则被用作大多数现代烟雾探测器的电离辐射源。
由于铹在周期表中属于d区,而其他锕系元素位于f区,因此有人认为铹应该是过渡金属而非锕系元素。[6][7]但为了方便叙述,现今仍习惯将其与锕系合称。参见镧系元素中关于镥的地位的争议,以及有关3族元素定义的争论。