錒系元素
15種放射性元素的統稱 / 維基百科,自由的 encyclopedia
錒系元素是第89號元素錒到103號元素鐒共15種放射性元素的統稱。錒系元素位於元素週期表第7週期的鐳與鑪之間,位於鑭系元素下方,但通常為了避免週期表形狀過寬影響觀看,而將鑭系和錒系元素移至週期表下方獨立列出。錒系元素可用符號An來表示。[1][2][3]
除了屬於d區的鐒之外,所有錒系元素都是f區元素,錒系元素原子基態的電子排布是5f0~146d0~27s2,其新增加的電子大多填入從外側數進來的第三個電子層(即5f電子層)中,所以錒系元素又可以稱為5f系,不過也有許多較輕的錒系元素將電子填入6d亞殼層。由於錒系元素都是金屬,故可和鑭系元素統稱為f區金屬。為了區別於周期表中的d區過渡元素,故又將錒系元素及鑭系元素合稱為內過渡元素。
由於較輕的錒系元素有許多電子填充不規則的情形,故它們的化合價有較多的變化,彼此之間的相似度從而沒有鑭系元素間來的高,其中釷、鏷和鈾的化學性質更類似於過渡金屬,錼和鈽則介於過渡金屬和鑭系元素之間。而較重的錒系元素則表現出和鑭系元素相似的性質,以+3價為最穩定的氧化態(鍩除外)。
1789年德國馬丁·克拉普羅特從瀝青鈾礦中發現鈾,它是被人們認識的第一個錒系元素。其後陸續發現釷、錒和鏷。鈾以後的元素(即超鈾元素)都是在1940年後用人工核反應合成的,屬於人造元素。[1][4]不過也有部分超鈾元素最初是通過人工合成的方式發現,但是後來在自然界中,也發現有痕跡量的存在,包括錼和鈽[5]。
所有錒系元素都具有放射性,並在衰變時以游離輻射的形式釋放能量。天然存在的鈾和釷以及人工合成產生的鈽是目前地球上存量最豐富的錒系元素。鈾和鈽被廣泛用於核能發電及核武器,鈾和釷在當前及歷史上也有許多和放射性無關的用途,鋂則被用作大多數現代煙霧探測器的游離輻射源。
由於鐒在週期表中屬於d區,而其他錒系元素位於f區,因此有人認為鐒應該是過渡金屬而非錒系元素。[6][7]但為了方便敘述,現今仍習慣將其與錒系合稱。參見鑭系元素中關於鎦的地位的爭議,以及有關3族元素定義的爭論。