鉳

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簡介

在合成鋂243的過程中，Seaborg小組合成了幾毫克鉳元素。它是一種人工合成的元素，存在於元素週期表中。1967年，美國合成了大約一克鉳。2009年，在橡樹嶺經過250天的照射後，合成了大約22毫克。它是第五種合成超鈾元素，也是錒系元素的第八個成員。鉳金屬尚未以元素形式獲得，而是以化合物的形式合成，例如$\mathrm{BkO_{2}}$等。

其表示符號為'Bk'。鉳的名稱來源於其發現地伯克利。這種化合物由於是一種稀有元素，沒有實際應用和用途，只有科學上的意義。

什麼是鉳？

鉳是一種柔軟的放射性金屬，呈銀色，原子序數為97。它位於元素週期表第7週期，屬於錒系元素。在元素週期表中的位置是在錒系元素鋦的右側，鉲的左側，以及鑭系元素鋱的下方。因此它是一個f區元素，並且是放射性金屬。但它是一種非常稀有的元素，因此其用途也十分有限。這種元素以$\mathrm{Bk^{3+}}$和$\mathrm{Bk^{4+}}$態存在於其溶液形式中。這些元素的溶解度特性與其其他成員（通常像錒系元素鈰）非常相似。

這種元素的化合物有$\mathrm{BkO_{2}}$和$\mathrm{Bk_{2}O_{2}}$以及三鹵化物$\mathrm{BkCl_{3}}$，氯化鉳已少量合成。這種金屬元素易受空氣和酸的侵蝕，但在鹼中不反應。除了這些化合物外，X射線衍射研究還檢測到其他化合物，如氯氧化鉳$\mathrm{BkOCl}$、三氧化鉳$\mathrm{BkO_{3}}$和三氟化鉳$\mathrm{BkF_{3}}$。

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發現

1949年12月，斯坦利·湯普森、格倫·西博格和阿爾伯特·吉奧索在伯克利首先發現了鉳。因此，該元素被命名為鉳。該發現是透過在60英寸迴旋加速器中用氦核或α粒子轟擊鋂-241數小時完成的。使用離子交換色譜法分離新生成的元素。然後，確定獲得的元素是鉳-243。1962年合成了第一個鉳化合物——三氯化鉳$\mathrm{BkCl_{3}}$，重量約為三十億分之一克。

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存在

在地球上，鉳與其他放射性元素一起存在於一些地方，這些地方曾進行過1945年和1980年的大氣核武器試驗。它也存在於一些發生過核災難的地方，例如1968年圖勒空軍基地B-52墜機事件、三里島事故和切爾諾貝利災難。

鉳完全是一種人工合成的元素，因此在地殼中的含量非常稀少。而且，也僅有少量是由於人為干預才產生的。已經發現了許多這種化合物的同位素，而且都是放射性的，但事實是這種元素只能人工合成。到目前為止，只合成了少量這種元素。這種元素在普日比爾斯基星中被發現過。鉳與一些超鈾元素一起，在位於奧克洛的天然裂變反應堆中被發現。

鉳的性質

鉳是一種柔軟的金屬，高度溶於無機酸，並在高溫下與氧氣迅速氧化，從而形成氧化物。它顯示出雙六方密堆積和麵心立方晶體形式。它也有許多合金。該元素的一些重要性質在下面的表格中列出。

鉳	Bk
區	f區
原子序數	97
電子構型	$\mathrm{[Rn]5f^{9}7s^{2}}$
族	錒系元素
20°C時的狀態	固態
原子半徑	2.44°C
熔點	986°C
電離能 (kJ/mol)	598.007(第一電離能)
主要同位素	$\mathrm{Bk^{247},Bk^{249}}$
氧化態	+4, +3
密度 ($\mathrm{gcm^{-3}}$)	14.78
沸點	未發現
相對原子質量	247

鉳的同位素

已知鉳的同位素幾乎有14種。質量數範圍從238到251。在鉳的同位素中，壽命最長的是鉳-247。鉳-247的半衰期約為1380年。最常用的同位素是鉳-249，半衰期僅為330天，這是因為可以透過以鋦-244為起始元素的核反應以可稱量的數量生產。下表列出了一些同位素及其分子量。

同位素	分子量
$\mathrm{Bk^{245}}$	245.066
$\mathrm{Bk^{246}}$	246.069
$\mathrm{Bk^{247}}$	247.07
$\mathrm{Bk^{249}}$	249.075
$\mathrm{Bk^{250}}$	250.078

鉳的用途

由於鉳是一種稀有元素，因此該元素及其化合物的商業用途非常少。但由於其半衰期長，並且可以獲得微克量，因此它可以用作透過轟擊來合成更重元素的元素。它也用於一些科學研究。利用鉳元素製備了元素鿫。目前它不用於任何生物和技術應用。

結論

鉳是一種柔軟的放射性金屬元素，非常稀有。它是一種人工合成的元素，只能透過一些人工方法獲得。它是由斯坦利·湯普森、格倫·西博格和阿爾伯特·吉奧索於1949年12月透過用α粒子轟擊鋂-241發現的。它是一種柔軟的金屬，在酸中具有高溶解度，並且易於氧化。

它們在地殼中很少見，因此鉳的用途也很少。它僅用於合成鿫和更重的元素。這種化合物有許多同位素。其中，最常用的同位素是鉳-247，半衰期約為1380天。

常見問題

Q1. 鉳有毒嗎？

A1. 鉳是一種有毒化合物，因為它屬於錒系元素。由於錒系元素中的大多數元素都是放射性的，因此鉳也是放射性的。

Q2. 鉳衰變成什麼？

A2. 鉳的同位素鉳-247會衰變產生鋂-243。

Q3. 鉳對環境有毒嗎？

A3. 每年為科學研究合成的鉳元素不到一克，不會對環境造成任何危害。而且它是一種人工合成的元素，在地殼中也沒有發現，因此它根本不會影響環境。

Q4. 鉳具有延展性嗎？

A4. 鉳是一種閃亮的銀白色金屬。因此它具有普通金屬的所有特性。所以它是可鍛的、響亮的和延展的。它的熔點也很高。

Q5. 鉳有多少質子和電子？

A5. 鉳的原子序數為97，因此它總共含有97個質子和97個電子。

Q6. 我們能創造新的元素嗎？

A6. 可以使用人工方法合成新的元素，例如用高能α粒子轟擊其他元素。這會導致其質子數發生變化。