锕

米拉Senthilingam

本周，一种发光元素显著改变了元素周期表。

理查德Corfield

当我还是个小男孩的时候，我父亲常给我讲一个他的熟人的故事，他的桌子里有一块石头。他在派对上的小把戏是——喝了几杯之后——拉上窗帘，把一块鹅卵石摸到一个志愿者的额头上，关灯，当受害者的脸上闪烁着鬼魅般的蓝光时，大家就开始狂欢了。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。几小时内，这座房子就被封锁了，穿着白色环保服的人拿着火钳和铅盒，把神奇的鹅卵石搬到了牛津郡哈维尔的原子能研究所(Atomic Energy Research Establishment)。从二战结束到20世纪90年代，这里一直是英国核研发工业的秘密中心。

鹅卵石当然是沥青铀矿;皮埃尔·居里和玛丽·居里在19世纪末发现了放射性元素，他们用这种天然矿物质作为来源。沥青铀矿不仅含有锕(这是本播客的主题)，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，发出空灵的蓝色光芒，这有助于沥青铀矿的发光特性。虽然，镭，氡和钋是首先被观察到的，在沥青铀矿的所有成分中锕是第一个被分离出来的。

锕是由安德烈-路易斯·德比恩发现的，他是居里夫人和皮埃尔·居里夫妇的朋友，曾与他们一起在沥青铀矿中分离放射性元素。尽管他在1899年和1900年分别发表了对该元素的描述，但对于他的技术是否真的能够正确地识别该元素，仍有一些疑问。但可以确定的是，德国化学家弗里德里希·奥斯卡·吉塞尔(Friedrich Oskar Giesel)也在研究锕元素，并在1904年明确分离出了锕元素。因为它散发出的光芒，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，他对发现放射性元素的优先级不感兴趣，因为这是他非常钦佩的一个实验室的成果。因此，当Debierne和Giesel在研究同一种元素时，Giesel满足于允许法国人的优先权，所以今天这种元素仍然以Debierne给它起的名字-锕而为人所知。

无论是谁发现的锕，都在化学史上占有重要地位。它是第一个被发现的非原始元素。原始元素是指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。化学上，锕是一种银色金属，与其他稀土元素(如镧)具有相似的特征。

锕有36种同位素都是放射性的。由所有天然锕元素组成的同位素227Ac的半衰期最长，为21773年。所有剩下的放射性同位素的半衰期都小于10小时，大多数的半衰期都小于1分钟。

227Ac的放射性大约是镭的150倍，因此是一种很有价值的中子能源。尽管锕在铀矿石中有微量的发现，但更常见的是在核反应堆中通过镭226的中子辐照以毫克量合成。

锕元素是指元素周期表中原子序数从89到103的锕和lawrence之间的15个元素。这些锕系元素——或者更正确的说法是锕系元素——得名于锕系元素系列中的第一个元素锕，锕的名字来源于希腊语中的“射线”一词，因此反映了元素的——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的第一个主要元素。美国物理学家格伦·T·西博格在二战期间参与曼哈顿计划时，在分离镅和curium元素时遇到了意想不到的困难。

他发现自己在想，这些元素是否与过渡金属属于不同的系列，这可以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，西博格正式提出锕系元素，这是自1869年门捷列夫创立元素周期表以来对元素周期表最重大的改变。

在他职业生涯的早期，西博格是核医学研究的先驱，并开发了许多在疾病诊断和治疗中具有重要应用的元素同位素，最著名的是用于治疗甲状腺疾病的131碘。锕在核医学中也有作用。225Ac可作为靶向α治疗(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，213Bi来源于225Ac。

因此，在同一种矿物中发现的元素——沥青铀矿——开启了整个核化学科学，今天站在所有医学学科中最具挑战性的一个十字路口——寻找癌症的治疗方法。具有讽刺意味的是，在早期放射性研究中，沥青铀矿给那些与之打交道的人造成了可怕的损失。玛丽·居里在处理它时遭受了严重的辐射灼伤，最终在晚年患上了辐射诱发的再生障碍性贫血，并因此去世。即使在今天，玛丽·居里夫人在19世纪90年代事业巅峰时期的文件——包括她的食谱——仍然被认为太危险而无法处理，并被保存在铅衬里的盒子里

米拉Senthilingam

因此，在给治疗癌症带来希望的同时，这种元素本身也对其创始人产生了致命的影响，因此必须小心处理。这是科学作家理查德·科菲尔德介绍锕的放射性化学。下周我们将超越锕系元素。

西蒙棉花

锕系的最后一个成员，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，并且它没有停留太久——它的半衰期只有3.8秒。这并不意外，因为锕系系的半衰期越来越短。这一发现促使科学界开始思考，除了劳伦斯元素之外，还有什么元素等待被制造出来吗?如果有的话，它们应该放在元素周期表的哪个位置?

米拉Senthilingam

在下周的《元素化学》中，请与Simon Cotton一起了解104号元素Rutherfordium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。在那之前，我是Meera Senthilingam，感谢大家的收听。