锕系元素
第7章--锕系元素知识讲解
核素
233U 235U 237Np 238Pu 239Pu 240Pu 241Am 242Am 244Cm
无反射层 7.5 22.8 52.51 7.2 5.6 158.4 113.5 8.4 23.2 临界
质量 （kg）
有反射层
148.3 105.2 3.8 22
核素
242mAm 243Cm 245Cm 247Cm 249Cf 251Cf
24Cr不是3d44s2,而是3d54s1 29Cu不是3d94s2,而是3d104s1
s
p
d
f
7.1 锕系通论
原子序从89到103，即锕Ac、钍Th、镤Pa、铀U、镎Np、 钚Pu、镅Am、锔Cm、锫Bk、锎Cf、锿Es、镄Fm、钔Md、锘 No、铹Lr等十五个元素称为锕系元素，它们都是放射性元素。 在铀以后的十一种元素（93-103）在1940-1962年之间用人工 核反应合成，称为超铀元素；而Ac、Th、Pu叫铀前元素，钚后 的元素（从95号开始）叫超钚元素；锔后的元素叫超锔元素， 镄后的元素叫超镄元素。还有Np、Pu和Am称铀系元素；从Cm 到Lr的元素称锔系元素。
第7章--锕系元素
核外电子排布规律
1、能量最低原理：在原子中，电子总是尽可能先 进入能量最低的亚层，而只有当能量最低的亚层填满 后，电子才进入能量较高的亚层。
2、泡利不相容原子：在同一原子中，不可能有两 个电子具有完全相同的四个量子数。如果原子中电子 的n、L、m三个量子数都相同，则第四个量子数ms一 定不同，即同一轨道上最多能容纳2个自旋方向相反的 电子。
3、洪特规则：在同一亚层的各个轨道(即等价轨 道)上，电子的排布将尽可能分占不同的轨道，并且自 旋方向相同。
4、洪特规则特例：等价轨道在全充满、半充满或 全空的状态是比较稳定的，也就是说下列电子层结构 是比较稳定的。
锕系元素简介
1940 年，美国科学 E·M·McMillan （麦克米伦）等制得 93 号元素镎 Np
表明人类终于具备了制造出自然界不 存在的超铀元素的能力。
从此以后, 92 号铀之后的人造 元素一个接一个地被造出来，直到 1961 年制得锕系最后一个元素 103 号铹 Lr。
核化学的重要研究内容 一是核裂变和核聚变的研究， 直接涉及新能源的开发。
6 21H
2 42He + 2 1H1 + 2 10n
放出 43.15 MeV能量
平均每个 1H2 放出约 7.2 MeV 的能量。
核聚变反应的燃料 1H2（氘）， 在地球上真可谓无穷无尽，而且反应
产物对环境污染很小。
但是自然界中，只有在太阳等恒星 内部，才能达到 108 ℃ 的温度使氢核具 备的动能足以克服相互之间的斥力，发 生持续的聚变——热核反应。
从而门捷列夫元素周期表的 前 118 个位置，7 个周期已完全 填充。
不容乐观的事实是随着原子 序数的增大，原子核的半衰期迅 速缩短 。
104 号元素的核素中半衰期最长的 为 65 秒，107 号只有 2 10-3 秒。
新核素的寿命太短，如何通过元素 的鉴定以明确其性质、印证其结构，是 合成新元素所面临的极为严重的挑战。
二氧化钍为白色粉末，熔点 3390 ℃ ，是 熔 点最 高 的 氧 化 物，只能溶于硝酸和氢氟酸所组 成的混合酸中。
钍最重要的工业用途与铀相 似，是开发原子能的原料。
自然丰度为 100% 的2329T0h 受中 子照射后转化成2339T0h ，后者经两次 衰变可得重要的核裂变材料2339U2。
22. 6 超铀元素与核化学
锕系元素全部为放射性元素。
92 号元素是 U，92 号以后的 超铀元素均为人工元素，即人工核 反应产物。
第二节锕系元素PPT课件
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Pm 钷（po） 4f5 5d0 6s2
Sm 钐
4f6 5d0 6s2
2.氧化态
只存在溶液中
Ac 锕 6d1 7s2 +3
Bk 锫 5f9 6d0 7s2 +3 +4
Th 钍 6d2 7s2 +3 +4 Pa 镤 5f2 6d1 7s2 +3 +4 +5 U 铀 5f3 6d1 7s2 +3 +4 +5 +6 Np 镎 5f4 6d1 7s2 +3 +4 +5 +6 +7 Pu 钚 5f6 6d0 7s2 +3 +4 +5 +6 +7 Am 镅 5f7 6d0 7s2 +2 +3 +4 +5 +6 Cm 锔 5f7 6d1 7s2 +3 +4
180 163 156 155 160 174 175 176 100.5 98.6 97.4 96.2 94.6 93.5
98.4 94.4 92.9 91.3 89.6 88.8 88.6 87
特点Ⅱ
由于镧系元素的 4f 轨道与 5d 轨道的能级差相对较大，而锕 系元素的 5f 轨道与 6d 的能级差相对较小，使得锕系镎之前的元 素有保持 d 电子的倾向。
氧化态
7
U
6
5
4
3
2
序数(Z)
89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103
(Th)
(Am) (Cf)
(Lr)
由钍到镅有多种氧化态存在，并且有高氧化态存在；其中，铀
镧系元素和锕系元素知识总结
镧系元素和锕系元素知识总结
镧系元素是指的是镧（La）和镝（Dy）之间的元素，包括了镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒和铥。
锕系元素是指镤（Pa）和铀（U）之间的元素，包括了镤、铀、镅、锔、锫、锎、锿、镄、钔、锘、铹和八氦。
这两个系列的元素都是内过渡金属元素，具有一些共同的特点和性质。
1. 化学性质：
- 镧系元素和锕系元素都具有较高的原子序数和较复杂的电子结构，因此在化学反应中表现出多样的化学性质。
- 这些元素的氧化态多种多样，一般有+2到+4的氧化态，也有较高的氧化态。
- 镧系元素和锕系元素都具有较强的还原性和氧化性。
2. 物理性质：
- 镧系元素和锕系元素都是铁磁性金属，具有较强的磁性。
- 这些元素的原子半径和离子半径较大，因此在金属中常以+3价状态存在。
- 镧系元素和锕系元素的原子核比较稳定，存在较多的同位素，包括放射性同位素。
3. 应用：
- 镧系元素和锕系元素在工业上有广泛的应用，尤其是镧、钇和铀等元素。
- 镧系元素广泛应用于电子产业、催化剂产业、照明产业等领域，如镧系金属在气体燃料电池中的应用和镧系氧化物作为催化剂的应用等。
- 锕系元素主要应用于核能产业，如铀和镅等元素被用作核燃料和核燃料后处理等。
第五章锕系元素
例如：离子交换实验， 柱子： 直径 0.2 mm
1.5 h
3 min
1.前锕系与后锕系
前锕系
像d区元素，多变价，吸收谱带宽
Z* 较小，5f伸展空间大
后锕系
像镧系元素，吸收谱带窄 锕系化学性质的一致性不如镧系
Z* 较大，5f伸展空间变小
2. 电子构型与氧化态 5f0-146d0-27s2
锕系元素最常见氧化态
► 强放射性
妨碍性质研究
► 除放射性外
许多元素的化合物具有毒性，属于危险品
► 许多元素只能得到微小量物质
许多物理性质、化学性质至今不明
► 主要用于核反应器、核武器
密差别超过20%
锕系电子构型： 5f0-146d0-27s2
与镧系相同，半径大，配位数大
例子：
21.8 years
1.41*1010 years
3.28*104 years
4.47*109 years
2.14*106 years
2.1 days
433 years
162 days
4.5 h 44 min 24 days
超镅元素：超强放射性， 通过获得物质极少，实验： ug甚至几百个原子
22 h 1.5 h
对同一元素而言，锕系离子形成配合物的能力一 般为：
M4＋＞M3＋＞MO22＋＞MO2＋
对配体而言，与同一离子形成配合物的能力是： F－＞NO3－(双齿)＞Cl－＞ClO4－ CO32－＞C2O42－＞SO42－
锕系元素也能生成有机金属化合 物，二环辛四烯与铀生成的茂形夹 心化合物就是曲型的例子。
8. 锕系元素的存在与制备
热解
活泼金属
空气中颜色很快由银白变成黑 生成各种氧化物混合物 粉末状U在空气中自燃
元素周期表中的镧系与锕系元素
元素周期表中的镧系与锕系元素镧系元素和锕系元素是元素周期表中两个重要的连续元素系列。
它们在化学性质和应用中都具有独特的特点。
下面将对镧系元素和锕系元素进行详细介绍。
一、镧系元素镧系元素是指周期表中镧（La）至镤（Lr）这一系列的元素。
镧系元素具有相似的化学性质和电子结构，这是由于它们都有4f轨道的电子。
镧系元素主要包括镧（La）、铈（Ce）、镨（Pr）、钕（Nd）、钷（Pm）、钐（Sm）、铕（Eu）、钆（Gd）、铽（Tb）、镝（Dy）、钬（Ho）、铒（Er）、铥（Tm）、镱（Yb）和镥（Lu）。
镧系元素具有较强的还原性和催化活性，广泛应用于催化剂、照明材料和电子器件等方面。
以镧系元素为主的合金在航天、国防等领域也有重要应用。
二、锕系元素锕系元素是指周期表中锕（Ac）至铀（U）这一系列的元素。
锕系元素的特点是其核外电子排布在5f轨道上，这使得它们具有较复杂的电子结构和较高的电子自旋磁矩。
锕系元素主要包括锕（Ac）、钍（Th）、镤（Pa）、铀（U）、镅（Np）、钚（Pu）、镎（Am）、锔（Cm）、锫（Bk）、锎（Cf）、锿（Es）、镄（Fm）、钔（Md）、锘（No）和鿃（Lr）。
锕系元素具有重要的核物理性质和广泛的应用价值。
铀是锕系元素中应用最广泛的元素，被广泛应用于核能产业和核武器制造。
锕系元素还可以用于放射性同位素的制备、放射性示踪和医学诊断等领域。
总结：镧系元素和锕系元素在元素周期表中具有重要的位置和作用。
它们的电子结构和化学性质的独特性使得它们在催化、照明、电子器件、核能产业等方面具有广泛的应用价值。
对镧系和锕系元素的深入研究有助于我们更好地理解元素周期表和探索新的材料与技术。
通过对元素周期表中镧系和锕系元素的了解，我们可以更好地认识这些元素的特性和应用，并且在科学研究和工业生产中发挥其独特作用。
希望对您有所帮助！。
锕系元素
简介
简介
锕系元素包括锕(Ac)、钍(Th)、镤(Pa)、铀(U)、镎(Np)、钚(Pu)、镅(Am)、锔(Cm)、锫(Bk)、锎(Cf)、 锿(Es)、镄(Fm)、钔(Md)、锘(No)、铹(Lr)，它们都是放射性元素。元素周期表中铀以后的原子序数大于92的 元素称为超铀元素。锕系元素中前6种元素锕、钍、镤、铀、镎、钚存在于自然界中，其余9种全部用人工核反应 合成。人工合成的锕系元素中，只有钚、镎、镅、锔等年产量达到公斤级以上，锎仅为克级。锿以后的重锕系元 素由于量极微，半衰期很短，仅应用于实验室条件下研究和鉴定核素性质。1789年德国克拉普罗特（oth,17431817)从沥青铀矿中发现了铀，它是被人们认识的第一个锕系元素。其后陆续发现了锕、钍和镤。铀以后的元素 都是在1940年后用人工核反应合成的，称为人工合成元素。由于锕系元素都是金属，所以又可以和镧系元素统称 为f区金属。
锕系元素的毒性和辐射危害（特别是吸入体内的α辐射体）较大，必须在有防护措施的密闭工作箱中操作这 些物质。
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化学性质
化学性质
由于镧系和锕系两个系列的元素随着原子序数的增加都只在内层轨道（相应的4f和5f轨道）充填电子，其外 层轨道（相应的6s、5d和7s、6d轨道）的电子排布基本相同，因此不仅镧系元素和锕系元素的化学性质相似，而 且每个系列内元素之间的化学性质也是相近的。
大多数锕系元素都有以下性质：
能形成络离子和有机螯合物的三价阳离子；生成三价的不溶性化合物，如氢氧化物、氟化物、碳酸盐和草酸 盐等；生成三价的可溶性化合物，如硫酸盐、硝酸盐、高氯酸盐和某些卤化物等。在水溶液中多数锕系元素为+3 氧化态,前面几个和最后几个锕系元素还有不同的氧化态,如镤有+5氧化态；铀、镎、镅有+5和+6氧化态,镎和钚 还有+7氧化态,可以MO娚、MO卂、MO幯等离子形式存在（镧系元素中最高氧化态为+4）；锎、锿、镄、钔和锘等 元素都有+2氧化态。锕系与镧系的这种差别是因为轻的锕系元素中5f电子激发到6d轨道所需能量比相应的镧系元 素中4f电子激发到5d轨道的能量要小，使得锕系元素比镧系元素有更多的成键电子，因而出现较高的氧化态；而 重的锕系元素却正好相反。
镧系元素和锕系元素
镧系元素和锕系元素镧系元素是指周期表中镧（La）至镥（Lu）这15个元素。
它们都是顺磁性的，具有相似的电子配置和化学性质。
镧系元素中最常见的元素是镧（La）和铈（Ce），它们在地壳中广泛存在。
镧系元素通常以氧化物的形式存在，因此它们在化合物中具有高的离子化倾向。
镧系元素在很多领域都有广泛的应用。
首先，它们在催化剂领域有重要作用。
镧系元素催化剂常用于汽车尾气净化系统中，可以有效去除有害气体。
此外，它们还可以用于石油化工、化学工业和环境保护等领域的催化反应。
镧系元素也被广泛应用于光学领域。
由于它们具有宽的能带隙，可使光通过的波长范围更宽，因此可用于制造高透过率的光学玻璃。
镧系元素还可以被用作荧光剂和发光材料，用于制造荧光灯、LED和电视等。
镧系元素还有很多其他的应用。
它们被用于制造磁性材料，如硬磁体和软磁体。
镧系元素还可以改善铝合金的力学性能，提高其抗腐蚀性能。
此外，它们还可以用于核工业、电池技术和生物医学等领域。
锕系元素是指周期表中锕（Ac）至锕（Lr）这15个元素。
与镧系元素相似，锕系元素也具有相似的电子配置和化学性质。
锕系元素中最常见的元素是钍（Th）和铀（U），它们在自然界中广泛存在。
锕系元素在核工业中有重要应用。
钍和铀是两种常用的核燃料，被用于核电站和核武器中。
此外，锕系元素还可以用于放射性医学，如放射性同位素治疗癌症。
与镧系元素类似，锕系元素也具有许多其他的应用。
锕系元素可以用于放射性示踪剂、放射性污染监测和放射性探测器的制造。
它们还可以用于照相术和放射性碳测年等应用。
总结起来，镧系元素和锕系元素是元素周期表中重要的内过渡金属系列。
它们具有相似的电子配置和化学性质，广泛应用于催化剂、光学材料、磁性材料、核工业和医学等领域。
对于进一步发掘这些元素的特性和应用，以及其在环境和健康方面的影响，还有很多需要深入研究的领域。
第25章镧系和锕系元素
下面是一些稀土荧光材料所显示的荧光：
红：铕激活的氧化钇基质
蓝：铕激活的硅酸盐基质、铕激活的磷酸盐基质
铕激活的锆酸盐基质、铕激活的钡、镁、铝酸盐基质
绿：铽激活的磷酸盐基质、铽激活的硅酸盐基质
铽激活的铈、镁、铝酸盐基质
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25.4 镧系元素的重要化合物和镧系金属
25.4.1 氧化数为+3的化合物
（2）配位数 Ln3+离子的配位数一般比较大，最高可达12
（3）配合物的类型 （a）离子缔合物 （b）不溶的加合物 （c）螯合物
22.4.4 镧系金属单质
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25.5 镧系元素的电子结构和通性
➢ 锕系元素的特征氧化态是+3。 ➢ 与镧系收缩相似，随着原子序数的递增，锕系元素的离子半径递减。 ➢ 与镧系元素的吸收光谱相似，表现出f-f吸收的特征。 ➢ 锕系元素的5f轨道相对于6s和6p轨道比镧系元素是4f轨道相对于5s和 5p轨道在空间伸长得较多，因而在配位化合物中锕系元素显示出某种比 镧系元素较大的共价性。
➢ 从1794年芬兰化学家加多林(Gadolin)发现第一种稀土元素（钇）， 到1972年在天然铀矿中发现了钷(14361Pm，半衰期2.7年)，才确认17种 稀土元素在自然界中均存在。 锕系元素都具有反射性。
锕系元素知识点总结
锕系元素知识点总结1. 介绍锕系元素锕系元素是一组由15种放射性元素组成的一组元素。
所有锕系元素都是放射性的，它们具有巨大的原子序数和相对原子质量。
这些元素具有相似的核和电子结构。
它们的原子核非常不稳定，并且很容易发生核衰变。
2. 物性锕系元素的物性各异，包括颜色、熔点、沸点等。
锕系元素的原子半径比较大，其化学性质具有一定的相似性，都具有高电负性和发生放射性衰变。
锕系元素主要以+3价存在。
3. 锕系元素的化学性质锕系元素的化学性质主要表现为金属的性质。
锕系元素的原子半径比较大，其价电子分布在外层相对较远离原子核，这使得锕系元素的原子核对外层电子具有一定的吸引力，因此，锕系元素具有较强的还原性。
同时，锕系元素有较高的电负性，能够与非金属元素形成离子键或者共价键。
此外，锕系元素的化合价主要是+3，但也存在+4和+5的化合价。
4. 锕系元素的应用由于锕系元素的放射性，它们在日常生活中的应用比较有限。
锕系元素主要作为研究和实验用途，用于核反应堆，医学诊断和治疗等方面，对于人类的生活产生一定的积极影响。
但是，需要严格控制其使用和处理，以减少对环境和人类身体的不良影响。
5. 锕系元素的历史和发现锕系元素在19世纪末到20世纪初陆续被科学家们发现。
镍元素是第一个锕系元素，被发现于1899年。
随后，锕、镧、铈、镤、钍、镨、钍、铥、钇和镱等锕系元素依次被发现。
这些发现不仅丰富了元素周期表，也为物质世界的研究提供了新的材料和数据支持。
6. 锕系元素的放射性锕系元素的放射性非常强，这是它们的一个共同特点。
放射性是指元素原子核不稳定，放出射线或颗粒的现象。
锕系元素的放射性导致它们能够不断地发生核衰变，释放出放射线，使得它们的原子序数和相对原子质量出现不断变化，同时也导致了环境和人类身体的潜在威胁。
7. 锕系元素的危害由于锕系元素的放射性强，它们对人类和环境有一定的危害。
长期暴露在锕系元素较高的放射性中，会对人体造成不可逆的损害，导致辐射病和癌症等疾病。
神秘的元素锕系元素的特性和应用
神秘的元素锕系元素的特性和应用锕系元素是指周期表中的锕系元素，它们位于锕系元素的第二行。
锕系元素是一组具有特殊化学性质和独特应用的元素。
本文将介绍锕系元素的特性和一些重要的应用。
一、锕系元素的特性锕系元素的主要特性包括：原子序数较大、放射性、电子结构稳定、核不稳定、存在多种同位素等。
1. 原子序数较大：锕系元素的原子序数相对较大，范围为89至103之间，其电子结构非常复杂，核外电子层数更多。
2. 放射性：锕系元素都是放射性元素，具有放射性衰变的特性。
它们的原子核不稳定，通过放射性衰变释放能量。
3. 电子结构稳定：尽管锕系元素的核外电子非常多，但它们的电子结构相对稳定。
这是由于锕系元素的原子核中存在大量的中子，中子的存在能够稳定电子结构。
4. 核不稳定：锕系元素的核不稳定性使其发生放射性衰变。
通过放射性衰变过程，锕系元素会转变成其他元素。
5. 存在多种同位素：锕系元素具有多种同位素，同位素是指具有相同原子序数但质量数不同的元素。
这些同位素的存在使得锕系元素可以用于不同的应用。
二、锕系元素的应用由于锕系元素独特的性质，它们在许多领域中有着广泛的应用。
下面介绍几个重要的应用领域。
1. 核能源产业：锕系元素广泛应用于核能源产业。
其中，钍-232（Th-232）是一种重要的核燃料。
它经过连续的核衰变过程，最终转变为产生大量能量的铀-233（U-233）。
这一特性使得钍-232在核反应堆中被用作燃料。
2. 放射治疗：锕系元素的放射性特性使其在医疗领域具有应用前景。
铀系列元素被广泛用于放射治疗，如锕-225（Ac-225）、镅-227（Bk-227）等。
锕-225常用于治疗癌症，通过放射性衰变释放出α粒子，定向杀伤肿瘤细胞。
3. 科学研究：锕系元素在科学研究中也扮演重要角色。
锕系元素的高度放射性使其成为研究核反应、核物理性质以及半衰期等方面的理想选择。
例如锕系元素的一种同位素锕-227（Ac-227）被广泛用于研究基础科学问题。
锕系水溶液化学
锕系水溶液化学
《锕系水溶液化学》是研究锕系元素在水溶液中的化学行为的学科领域。
锕系元素是指原子序数从89(锕)到103(洛欣)的15种放射性元素，它们具有很高的放射性和化学活性。
由于其放射性和化学性质的特殊性质，研究锕系元素在水溶液中的化学行为具有重要的科学意义和应用价值。
在锕系水溶液化学中，主要研究锕系元素的水溶液化学性质和反应机理，如锕系元素的水合物形成反应、水合离子的结构和稳定性、锕系元素的氧化还原反应和配合物形成反应等。
同时，也涉及到锕系元素在环境和生物体中的行为，如锕系元素的生物可利用性和毒性等方面的研究。
锕系水溶液化学的研究对于核工业、环境保护、生物医学等领域具有重要的应用价值。
例如，掌握锕系元素在水溶液中的化学行为可以为核废料处理和放射性污染防治提供科学依据；了解锕系元素在生物体中的行为可以为放射性药物的研发提供参考。
- 1 -。
镧系元素和锕系元素
镧系元素和锕系元素在工业、科研、医疗等领域有着广泛的应用，如用于制造催化剂、荧光材料、核反应堆等。
在自然界中的分布与稳定性
分布
镧系元素和锕系元素主要分布在地球的岩石圈中，其中一些元素也可以在海洋、大气中检测到。
稳定性
在自然界中，镧系元素和锕系元素通常以稳定或较稳定的同位素形式存在，但也有一些放射性同位素 。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMARY
镧系元素和锕系元素
目录
CONTENTS
• 镧系元素的概述 • 锕系元素的概述 • 镧系元素与锕系元素的相似性 • 镧系元素与锕系元素的区别 • 镧系元素与锕系元素的未来发展
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
电子排布与性质
电子排布
镧系元素和锕系元素的电子排布具有 相似性，它们的最外层电子数均为8 个，次外层电子数均为18个。
性质
由于电子排布相似，镧系元素和锕系 元素在化学性质上也有很多相似之处， 如氧化态、配位数等。
化学性质与用途
化学性质
镧系元素和锕系元素具有多种氧化态，可以形成多种化合物，如氧化物、硫化物、卤化物等。
非金属元素反应。
在工业与科学研究中的应用差异
镧系元素在工业 中的应用
镧系元素在工业中广泛应用 于制造合金、催化剂、荧光 粉等。例如，镧可以用于制 造高温超导材料，铈可以用 于制造汽车尾气净化催化剂 等。
锕系元素在工业 中的应用
锕系元素在工业中主要用于 核能领域，如制造核燃料和 核反应堆等。例如，铀和钚 是核反应堆中的重要燃料， 镅和锔可用于制造放射性示 踪剂等。
神秘的放射性元素锕系元素的奥秘
神秘的放射性元素锕系元素的奥秘放射性元素是一类具有特殊性质的化学元素，它们具有放射性衰变的特点。
其中，锕系元素是一组极具特殊性质和重要科学价值的元素，包括锕（Ac）、镎（Th）、铀（U）、钚（Pu）、镅（Am）等。
这些锕系元素的独特属性使得它们受到科学家们的广泛关注。
它们具有放射性，通过放射性衰变来释放能量和粒子。
同时，锕系元素的原子核结构也非常复杂，含有大量的中子和质子，使得它们的原子核相对较重。
锕系元素的发现与研究始于19世纪末期。
当时，科学家们发现了一些具有特殊放射性的元素，这些元素经过长时间的观察和研究，最终被确定为锕系元素。
其中，镅元素的发现在科学界引起了巨大轰动，因为它是第一个被人工合成的放射性元素。
锕系元素的研究不仅有助于我们更深入地了解原子核结构和放射性衰变过程，还对核能的开发和利用具有重要意义。
铀是一种重要的核燃料，它在核能产业中起到了关键作用。
钚元素则用于制造核武器和核反应堆燃料。
因此，对于锕系元素的研究是核工业发展的基础。
另外，锕系元素还具有广泛的应用前景。
它们的放射性特性使得它们可以用于医学诊断、放射治疗和放射性同位素制备等领域。
镎、铀和钚等元素还可用于核心能源反应，如核融合和核裂变。
然而，锕系元素也面临一些挑战和问题。
首先，由于它们的放射性，对人类和环境的辐射危害不能忽视。
因此，在使用锕系元素时需要严格控制和管理。
其次，锕系元素的合成和提取涉及复杂的工艺流程和高成本，这也限制了它们的广泛应用。
为了更好地利用锕系元素的奥秘，科学家们在继续研究锕系元素的基础上，不断探索新的合成方法和应用技术。
他们希望能够开发出更高效、更安全的锕系元素的提取和利用技术，以满足人类对能源和医学等领域的需求。
总结起来，锕系元素作为一组神秘而重要的放射性元素，具有丰富的科学意义和应用价值。
通过深入研究锕系元素的衰变特性、原子核结构和应用前景，我们可以更好地认识到放射性元素的奥秘，为人类科学和工业技术的发展做出贡献。
镧系元素和锕系元素
镧系元素（Lanthanides）和锕系元素（Actinides）镧系元素和锕系元素是元素周期表中两组特殊的元素系列，分别位于元素周期表的第6和第7周期。
这两个系列的元素在化学性质和电子结构方面都具有独特的特点。
镧系元素镧系元素是指周期表中镧（La）到镱（Yb）的15个元素，它们的原子序数依次递增。
这些元素的外层电子结构为5d16s2，其中的4f电子层是它们的主要特征之一。
镧系元素是稀土金属，具有类似的化学性质。
镧系元素具有较小的原子半径、高电离能和特殊的磁性质。
它们在化学反应中往往呈现+3价态，因为去除一个外层5d电子更容易。
镧系元素在合金制备、催化剂和光学材料等方面有广泛的应用。
镧系元素的用途镧系元素在许多领域都有重要的应用。
其中一些应用包括：1.稀土磁体：镧系元素的磁性性质使其在制造强大的磁体方面具有独特的优势。
例如，镧系元素钕（Nd）可以用于制造永磁体，用于电动汽车和计算机硬盘驱动器等设备中。
2.光学材料：镧系元素的荧光性质使其成为荧光屏和荧光粉的重要组成部分。
它们还用于制造高效的LED照明和激光器等光源。
3.催化剂：镧系元素的化学催化性能使其在制造化学品和炼油工业中得到广泛应用。
例如，镧系元素铈（Ce）和镨（Pr）可以用作汽车尾气净化催化剂。
4.合金制备：镧系元素可以与其他金属元素形成稳定的合金，这些合金在航空航天、汽车和船舶制造等领域有重要的应用。
尽管镧系元素在许多领域有广泛的应用，但由于其产量相对较小且分散，其价格相对较高。
锕系元素锕系元素是指周期表中锕（Ac）到镆（Md）的15个元素，它们的原子序数依次递增。
锕系元素的电子结构为5f n6d17s^2，其中的5f电子层是它们的主要特征之一。
锕系元素是放射性元素，有较长的半衰期。
锕系元素的化学性质和镧系元素相似，但由于其放射性属性，其应用受到限制。
锕系元素有丰富的同位素，其中一些同位素可以用于核能和放射治疗。
锕系元素的用途尽管锕系元素的使用受到限制，但它们在某些领域仍然有重要的应用。
第十章-锕系元素
二、硝酸钍
是制备其它钍盐的原料。最重要的硝酸盐为 Th(NO3)4·5H2O ，它易溶于水、醇、酮和酯中。
ON
O
OPPh3 O
NO
O
O
Th
O
N O
O
O
O
N O
—— 无色 —— ——
Pa
—— 无色 无色 ——
U
粉红
绿
——
黄
Np
紫
黄绿
绿
粉红
Pu
深蓝 黄褐 红紫
橙
Am
粉红 粉红
黄
棕
Cmห้องสมุดไป่ตู้
无色
★与镧系元素的吸收光谱相似，表现出f – f 吸收 的特征.
但是，锕系元素的5f 轨道相对于6s轨道和6p 轨道比镧系元素的5f 轨道相对于5s轨道和5p轨道 在空间伸长得较多，因而在配位化合物中锕系元 素显示出某种比镧系元素较大的共价性.
Th(IO3)4
KIO3
Th(NO3)4
NaOH
NaNO3
Na2[Th(NO3)6] Na [Th(NO3)5]
Th(OH)4
Δ
ThO2 C, Cl2
Δ
HF
ThCl4 Δ
ThF4
10.4 铀及其化合物
铀是一种活泼金属，与很多元素可以直接化合。铀 易溶于盐酸和硝酸，但在硫酸、磷酸和氢氟酸中溶解较 慢。它不与碱作用。主要化合物有铀的氧化物、硝酸铀 酰、六氟化铀等。
锫
Bk 5f9
7s2
98
锎
Cf 5f10
阿尔法衰变的元素
阿尔法衰变的元素阿尔法衰变是放射性衰变的一种形式，指的是原子核释放出一个α粒子的过程。
在这篇文章中，我们将介绍几种发生阿尔法衰变的元素，并深入探讨它们的性质和应用。
1. 锕系元素-钍（Th）钍是一种金属元素，具有高密度和放射性。
它最稳定的同位素是钍-232，通过阿尔法衰变分解为镭-228。
钍的阿尔法衰变是一种自然放射性衰变过程，常用于放射性测年和核能产生。
2. 锕系元素-镅（Pa）镅是一种银白色金属，具有高密度和放射性。
它的阿尔法衰变形成铀-235，是核能材料中的关键成分之一。
镅的阿尔法衰变还可以用于放射性同位素的生产和医学应用。
3. 锕系元素-镎（Np）镎是一种银白色金属，具有高密度和放射性。
它最稳定的同位素是镎-237，通过阿尔法衰变分解为镍-233。
镎的阿尔法衰变在核能和核武器领域具有重要应用，也被用于研究核反应和放射性同位素的制备。
4. 锕系元素-钚（Pu）钚是一种银白色金属，具有高密度和放射性。
它最稳定的同位素是钚-244，通过阿尔法衰变分解为铀-240。
钚的阿尔法衰变是核能和核武器中常用的反应过程，也可用于放射性同位素的研究和医学应用。
5. 锕系元素-锔（Cm）锔是一种银白色金属，具有高密度和放射性。
它最稳定的同位素是锔-247，通过阿尔法衰变分解为镄-243。
锔的阿尔法衰变在核能和核武器中具有重要作用，也被用于放射性同位素的生产和科学研究。
6. 锕系元素-镧（Cf）镧是一种银白色金属，具有高密度和放射性。
它最稳定的同位素是镧-251，通过阿尔法衰变分解为锔-247。
镧的阿尔法衰变在核能和核武器领域有重要应用，也被用于放射性同位素的制备和科学研究。
总结起来，阿尔法衰变是一种重要的放射性衰变过程，发生在某些元素的原子核中。
这些元素包括钍、镅、镎、钚、锔和镧等锕系元素。
阿尔法衰变的产物是α粒子，它具有正电荷并且质量较大。
这些元素的阿尔法衰变不仅有助于我们理解核反应和放射性衰变的机制，还在核能、核武器、医学和科学研究等领域发挥着重要作用。
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后，电子才进入能量较高的亚层。
2、泡利不相容原子：在同一原子中，不可能有两
个电子具有完全相同的四个量子数。如果原子中电子
的n、L、m三个量子数都相同，则第四个量子数ms一 定不同，即同一轨道上最多能容纳2个自旋方向相反的 电子。
3、洪特规则：在同一亚层的各个轨道(即等价轨 道)上，电子的排布将尽可能分占不同的轨道，并且自 旋方向相同。
氧化物。 表 锕系元素的氧化物
元素 Ac Ac2O3 氧 化 物 ThO2 PaO2 Pa2O5 UO3 U3O8 UO2 NpO2 Np 2O5 NpO3 Np 3O8 PuO2 Th Pa U Np Pu Am Am2O3 AmO2 Cm Cm2O3 CmO2 Bk Bk2O3 BkO2 Cf Cf2O3 Cf O2
在水溶液中可被空气中的氧氧化为Np4+和 ，在酸性介质中Np3+
被氧化为Np4+时释放出H2。
1） 水解反应 各种价态的镎都容易发生水解，其水解能力 按下列顺序变化： Np4+>NpO22+>Np3+>
NpO2
2）歧化反应 当不存在络合剂时，各种价态的镎都不发生
表 锕系元素的价态 原子 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100101102103 序数
元素 Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr (2) (2) 3 2 3 3 2(2) (2) 3 3 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 3 3
Cm
247
Bk
251
Cf
252
Es
257
Fm
258
Md
259
No
260
Lr
半衰 2.4×106 8.3×107 7950 1.56×107 1.4×103 期 a a a a a
898 a
350 d
82 d
54 d
58 min
3min
表 镎的部分核素辐射特性
核 素
234 235
半衰期 4.4d 396d 22.5h ≥5000a 2.4× 106a 2.117d 2.35d
锕系元素金属与氢加热至200-300℃，固体金属即变成粉末状氢
化物。氢化物遇热不稳定，在减压下或真空中加热至300℃则分解
成粉末状金属。氢化物的化学性质很活泼，在空气中能自燃，它能 与许多物质起反应，可以作为合成某些化合物的起始物质。
2）氧化物 锕系元素的氧化物是一类重要而又复杂的化合物，
除符合化学计量的氧化物外，还能形成许多不符合化学计量的
Np(V)(以 形式)、Np(VI)(以NpO2 形式)和Np(VII)（强碱性溶液中
3 以 NpO3 5 形式存在，酸性溶液中以水合的 NpO 形式存在，但很 2
2
NpO 2）； 快被还原成Np(VI)）。溶液中最稳定的是Np(V)（
Np(VI)可自发地转变为
，Np(Ⅲ)在溶液中是最不稳定的，
7.2 镎化学
1 镎的发现与同位素 镎是第一个超铀元素，1940年，由麦 克米伦和艾贝尔森在用中子轰击铀时发现的：
到目前为止，发现镎共有14种同位素，其中237Np能在反应堆 中大量制得。质量数在237以上的镎均为β-衰变放射性同位素。
表 长寿命的超铀元素核素
核素
237
Np
244
Pu
243
Am
247
衰变方式 EC EC EC，
Np Np Np Np Np Np Np
236m 236 237 238 239
-
2 镎及其化合物 金属镎是与银相似的延展性金属。熔点为640℃。室温时， 金属镎在干燥空气中是稳定的，仅缓慢地形成薄的氧化层，但
在高温时能迅速氧化成NpO2。细碎的镎易起火。镎易溶于稀酸
244Cm
7.5
22.8
52.51
7.2
5.6
158.4 113.5 148.3 105.2
8.4 3.8
23.2 22
临界 质量 有反射层 （kg） 核 素 临界质量(g) 水溶液中： （g/L）
242mAm 243Cm
245Cm
247Cm
249Cf
251Cf
23 (5)
213 (40)
42 (15)
原子序从89到103，即锕Ac、钍Th、镤Pa、铀U、镎Np、 钚Pu、镅Am、锔Cm、锫Bk、锎Cf、锿Es、镄Fm、钔Md、锘 No、铹Lr等十五个元素称为锕系元素，它们都是放射性元素。 在铀以后的十一种元素（93-103）在1940-1962年之间用人工 核反应合成，称为超铀元素；而Ac、Th、Pu叫铀前元素，钚后 的元素（从95号开始）叫超钚元素；锔后的元素叫超锔元素， 镄后的元素叫超镄元素。还有Np、Pu和Am称铀系元素；从Cm
盐类 在各种价态的镎盐中，四价镎盐较重要。四价镎离子
可形成一系列难溶性的盐类，如NpF4、Np(C2O4)2和Np3(PO4)4 等，利用这些难溶性镎盐可分离纯化镎。
3 镎的水溶液化学 镎的水溶液化学与铀有许多相似之处。镎在水溶液中能以5 种价态存在：Np(Ⅲ)（以Np3+形式），Np(IV)（以Np4+形式），
5 锕系元素的水溶液化学
1） 氧化还原反应 在水溶液中锕系元素可形成不同价态的离子。
各种价态的稳定性可用元素不同价态的标准电极电势来表示。电势越
负，从低价态氧化到高价态的趋势越大；电势越正，则从高价态还原
为低价态的趋势越大。 2）歧化反应 离子的自身氧化还原反应，称为歧化反应。 3）络合反应 溶液中锕系元素络合物的稳定性按下列顺序降低：
4、洪特规则特例：等价轨道在全充满、半充满或
全空的状态是比较稳定的，也就是说下列电子层结构 是比较稳定的。
半充满：p3、d5、f7
全充满： p6、d10、f14
全空：p0、d0、f0
24Cr不是3d 44s2,而是3d54s1
94s2,而是3d104s1 Cu 不是 3d 29
s d
p
f
7.1 锕系通论
M(IV) M(III) M(VI) M(V)
4）水解反应 金属离子水解即是它们与OH 的络合。锕系元素离子
n1
的半径较小和电荷较高，在水溶液中大都要发生水解，形成 MOH
等物。
6 锕系元素的来源和应用
铀和钍是天然放射性元素。锕和镤的同位素是铀和钍的衰变产
物。超铀元素由下述方法获得：
12
锕系元素（235U、233U、239Pu）能做核燃料；锕系元素（242Cm、
244Cm、238Pu），也能做同位素能量发生器，还可做各种辐射源； 241Am可做γ源，238Pu、241Am、242Cm、254Es可做α源，252Cf可做中子
源等。 锕系元素245Cm、249Cf和242Am可用做小型反应堆的核燃料，因 为这些核素在热中子裂变时有非常小的临界质量，其质量可用克来 计算。
159 (60)
32 (20)
10 (6)
4 锕系元素的重要化合物
1）氢化物 锕系元素能形成MH2和MH3两种氢化物 表 锕系元素的氢化物
元素 氢化物 Th ThH2 Th4H15 Pa PaH3 U Np PuH2 NpH3 Pu PuH2 PuH3 Am AmH2 AmH3 Cm CmH2
, UH3
3）卤化物 锕系元素与卤素形成的卤化物类型有：MX3、MX4、
MX5和MX6等。
表 锕系元素的卤化物
Ac AcF 3 氟 化 物 PaF 5 氯 化 物 溴 化 物 碘 化 物 AcI3 ThI2 ThI3 ThI4 AcBr3 (ThBr3) ThBr4 PaBr4 PaBr5 (PaI3) PaI4 PaI5 AcCl3 ThCl4 PaCl4 PaCl5 Th (ThF 3) ThF 4 PaF 4 PaF 9 Pa U UF 3 UF 4 U 2F 9 UF 5 UF 6 UCl3 UCl4 UCl5 Ucl6 UBr3 UBr4 UBr5 UI3 UI4 NpI3 NpBr3 NpBr4 PuBr3 PuBr4 PuI3 AmI3 CmI3 BkI3 Cf I3 AmBr3 CmBr3 BkBr3 CfBr3 NpF 6 NpCl3 NpCl4 PuF 6 PuCl3 PuCl4 AmCl3 CmCl3 BkCl3 CfCl3 EsCl3 Np NpF 3 NpF 4 Pu PuF 3 PuF 4 Am AmF 3 AmF 4 Cm CmF3 CmF4 Bk BkF 3 BkF 4 Cf Es
到Lr的元素称锔系元素。
锕系元素中的Ac、Pa、Np、Pu也存在于自然界中，但含量 极微，而Th和U则是锕系元素中发现最早和地壳中含量较多的
放射性元素。
锕系元素的电子层结构与镧系元素相似，锕系元素依次增加
的电子充填在5f轨道内，构成一个5f内过渡系。锕系元素形成的 5f内过渡系从Th开始到Lr结束，它们的气体原子的基态电子结 构与镧系元素的类似，不同的是Th没有5f电子，Pa、U、Np除 5f电子外，还有一个6d电子。 类似于镧系收缩现象，锕系元素的离子半径也有锕系收缩现 象。锕系元素的离子半径随原子序数的增加而减少，这种收缩 是连续的但不均匀，前面几个元素的离子半径随5f电子的充填
பைடு நூலகம்
量时，在一定的反射条件和分布形状下，就要发生链式反应，
引起爆炸。例如，235U金属球状金属有水全反射时，临界质量为
23kg，235U水溶液的最小临界质量只有800g。
表 可裂变的锕系核素的最小临界质量
核 素 无反射层
233U 235U 237Np 238Pu 239Pu 240Pu
241Am 242Am
中。 氧化物 镎的氧化物有NpO2、Np2O5、Np3O8和 （n=1、2）、 NpO2是最稳定的氧化物，是镎工厂的半成品，由煅烧所制得的 NpO2在大多数酸中很难溶解，只在氧化剂（如溴酸钾）存在下