锕

米拉Senthilingam

本周，一种发光的元素极大地改变了元素周期表。

理查德Corfield

当我还是个小男孩的时候，父亲曾经给我讲过一个故事，说他的一个熟人在桌子里放了一块石头。在喝了几杯酒之后，他的派对技巧是拉上窗帘，把鹅卵石放在志愿者的额头上，关掉灯，让受害者的脸上闪现出幽灵般的蓝光。最后，我父亲的熟人去世了，他的遗嘱执行人开始处理他的财产。他在书桌里找到了那块石头，注意到它周围没有来源的暗淡的蓝色光芒，于是他寻求建议。几个小时后，房子就被封锁了，穿着白色环保服、拿着钳子和铅盒的人把这颗神奇的鹅卵石搬到了牛津郡哈维尔的原子能研究机构(Atomic Energy Research Establishment)。从第二次世界大战结束到上世纪90年代，这里一直是英国核研究与开发工业的秘密中心。

这块鹅卵石当然是沥青铀矿;这是一种天然存在的矿物，皮埃尔和玛丽·居里曾将其作为放射性元素的来源，他们在19世纪末发现了放射性元素。沥青铀矿不仅含有锕(本播客的主题)，还含有镭、氡和钋;如果我们相信最近的新闻报道，后者是俄罗斯刺客的首选毒素。锕，像镭和钋一样，发出一种空灵的蓝色光芒，这有助于沥青铀矿的发光特性。虽然首先观察到镭、氡和钋，但在沥青铀矿的所有成分中，锕是最早被分离出来的。

锕是由安德烈-路易斯·德比恩发现的，他是玛丽和皮埃尔·居里的朋友，曾与他们一起分离沥青铀矿中的放射性元素。尽管他分别在1899年和1900年发表了对这种元素的描述，但他的技术是否真的能让这种元素被正确地识别出来，仍有一些疑问。然而，有一点是明确的，那就是德国化学家弗里德里希·奥斯卡·吉塞尔也在研究锕，到1904年，他已经明确地分离出了锕。因为它发出的光，他把他的新元素命名为emanium。吉塞尔是居里夫人的崇拜者和忠实支持者，因此他对居里夫人发现放射性元素的优先顺序不感兴趣，因为他非常钦佩这个实验室的工作。因此，当人们发现德比恩和吉塞尔正在研究同一种元素时，吉塞尔很高兴地允许法国人的主张优先成立，所以今天这种元素仍然以德比恩给它起的名字为人所知——锕。

不管是谁发现的，锕在化学历史上都占有重要的地位。它是第一个被发现的非原始元素。原始元素是那些在地球形成之前就以当前状态存在的元素。换句话说，它们的半衰期大于108年。所有稳定的元素都是原始的，许多放射性元素也是如此。从化学上讲，锕的天然形态是一种银色金属，与镧等其他稀土元素具有相似的特征。

锕有36种同位素，都是放射性的。227Ac是包含所有自然存在的锕元素的同位素，其半衰期最长，为21773年。所有剩下的放射性同位素的半衰期都不到10小时，大多数的半衰期都不到一分钟。

ac的放射性大约是镭的150倍，因此它是一种有价值的中子能量源。虽然锕在铀矿石中有微量的存在，但更常见的是在核反应堆中通过镭-226的中子照射以毫克为单位合成锕。

锕的名字来源于元素周期表中介于锕和铹之间的一组15种元素，原子序数为89到103。这些锕系元素——或如今更为准确地称为锕系元素——得名于该系列的第一个元素锕，锕本身以希腊语“射线”命名，因此反映了该元素——已经提到的——可见的放射性。

锕系元素是门捷列夫元素周期表中第一个重要的补充。第二次世界大战期间，美国物理学家格伦·T·西伯格在参与曼哈顿计划时，在分离镅和curium元素时遇到了意想不到的困难。

他发现自己想知道这些元素是否更准确地属于与过渡金属不同的系列，这将解释他在加州伯克利大学的核反应堆中合成的新元素的不同化学性质。

1945年，西堡正式提出锕系元素的概念，这是自1869年门捷列夫创建元素周期表以来，对元素周期表做出的最重大改变。

在他的职业生涯早期，Seaborg是核医学研究的先驱，并开发了许多元素的同位素，在疾病的诊断和治疗中具有重要应用，最著名的是用于治疗甲状腺疾病的碘。锕也在核医学中发挥作用。225Ac可用作靶向α疗法(TAT)的活性剂，TAT是一种通过核材料直接照射抑制继发性癌症生长的技术，在这种情况下，来自225Ac的213Bi。

因此，在同一种矿物中发现的一种元素——沥青铀矿——开启了整个核化学科学，如今却站在了所有医学学科中最具挑战性之一的十字路口——寻找治疗癌症的方法。具有讽刺意味的是，在放射性研究的早期，沥青铀矿给那些与它一起工作的人带来了可怕的损失。居里夫人在处理它时遭受了严重的辐射灼伤，最终，在晚年，她患上了辐射诱发的再生障碍性贫血，并死于这种疾病。直到今天，居里夫人在19世纪90年代事业巅峰时期留下的文件——包括她的烹饪书——仍然被认为太危险而不能处理，并被保存在内衬铅的盒子里

米拉Senthilingam

因此，在为治疗癌症的致命影响带来希望的同时，这种元素本身对其创始人也有致命的影响，因此必须小心处理。这是科学作家理查德·科菲尔德对锕放射性化学的研究。下周我们将超越锕系元素。

西蒙棉花

当锕系的最后一个元素，103号元素或劳伦斯元素被发现时，我正在学校做A级考试。发现的同位素质量为258，而且它的半衰期不长，只有3.8秒。这并不意外，因为锕系元素的半衰期一直在缩短。这一发现促使科学界开始发问，除了劳伦斯元素之外，还有什么元素等着被制造出来，如果有的话，它们在元素周期表中的位置是什么?

米拉Senthilingam

在下周的《元素化学》中，和西蒙·科顿一起了解104号元素卢瑟福是如何被发现的，以及它在元素周期表中的位置是如何被发现的。在此之前，我是Meera Senthilingam，感谢您的收听。