锫

一种人造放射性元素，原子序数97，原子量247（247Bk的质量数），属锕系元素。1949年S. G. Thompson、A. Giorso和G.T.Seaborg用α粒子轰击241Am制得了锫的同位素243Bk。已知质量数为240和243~251的全部同位素，均为放射性的。锫为银白色金属，熔点986℃±22℃，有α（六方晶系）、β（立方晶系）两种同素异形体。锫在水溶液中的氧化态可为+3和4+，+3价最常见。水合Bk3+离子呈绿色。水合Bk4+离子呈黄色，为强氧化剂。247Bk是锫的半衰期（1380a）最长的同位素，只能通过用α粒子轰击锔制备，可称量的249Bk（T1/2=320d）可在高通量反应堆用中子照射钚、镅、锔制备。247Bk和249Bk的主要用途是用的和制备锎及锎以后元素的原料。

发现人: 西博格、S.G.汤普生、乔克

发现年代:1949年

元素来源:锫没有稳定的同位素，自然界不存在。在回旋加速器中用加速的氦核轰击镅-241而获得。

名称由来:得名于锫的发现地--加利福尼亚州伯克利市(Berkeley)。

元素用途:没有什么实际用途。

元素辅助资料:在合成95、96号元素后，经过5年的准备工作，西博格领导的小组在1949年末用高能α粒子轰击镅-241，得到97号元素。

1951年 麦克米伦 (Edwin Mattison McMillan，1907-)美国人，发现和研究超铀元素镅、锔、锫、锎等

西博格(Glenn Thedore Seaborg，1912-)美国人，发现和研究超铀元素镅、锔、锫、锎等。

1949年12月，格伦·西奥多·西博格、阿伯特·吉奥索和Stanley G. Thompson 使用伯克利加州大学的1.5米直径回旋加速器，成功合成并分离出锫元素。在1949至1950年同期被发现的还有锎元素(原子序为98)。

与95和96号元素相似，发现团队为97号元素命名时，也参考了元素周期表中对上的镧系元素的命名方式。95号元素镅(Americium)是以其发现所在的美洲大陆(America)命名的，类似于以欧洲(Europe)命名的铕元素;96号元素锔则是以科学家玛莉·居礼(Marie Curie)和皮埃尔·居礼(Pierre Curie)命名的，类似于以科学家、工程师约翰·加多林(Johan Gadolin)命名的钆元素。发现团队在报告中写道:"我们建议以发现所在的伯克利城(Berkeley)，将第97号元素命名为Berkelium(符号Bk)，就像它的化学同系物铽(Terbium，65号)是以矿物发现所在地瑞典伊特比(Ytterby)命名的一样。"

锫的合成过程中最困难的是要产生足够的镅作为目标体，以及要从最终产物中把锫分离出来。首先，铂薄片上要涂上硝酸镅(Am)溶液，在溶液蒸发后，残留物须退火成二氧化镅(AmO2)。科学家再将如此做成的目标体放在位于劳伦斯伯克利国家实验室的1.5米直径回旋加速器中，受能量为35 MeV的α粒子辐射6小时。辐射造成的(α,2n)核反应产生了Bk同位素，另加两颗中子:

辐射完毕之后，科学家把薄片上的涂层溶解在硝酸当中，再用浓氨水使其沉淀为氢氧化锫。离心分离后，产物再次被溶于硝酸中。要从镅中分离出锫，溶液须加入到铵和硫酸铵的混合溶液中并进行加热，使溶解了的镅转化为+6氧化态。剩余未被氧化的镅可以通过加入氢氟酸，以三氟化镅(AmF3)的形式沉淀出来。这一步的产物包括三氟化锔和三氟化锫。该混合物在与氢氧化钾反应后形成对应的氢氧化物，并在最后进行离心分离后溶解在高氯酸中。

层析洗提曲线，能看出镧系的铽(Tb)、钆(Gd)和铕(Eu)与相应锕系的锫(Bk)、锔(Cm)和镅(Am)之间的相近之处。

更进一步的分离过程是在微酸(pH≈3.5)的柠檬酸/铵缓冲溶液中进行的，并使用到高温离子交换法。当时人们并不了解第97号元素的层析特性为何，但可从铽的洗提曲线中推导出来(见图)。最初在洗提产物中探测不出α粒子辐射的特征，但在继续寻找K-α特征X光和转变电子后，科学家终于辨认到了锫元素。在最初的报告中，该新元素的质量数并不确定是243还是244，之后才确定为243。

由于所有锫同位素的半衰期都在1,380年以下，远远不足以从地球形成时（数十亿年前）存留至今。因此所有的原始锫元素（地球形成时存在的锫）至今都已衰变殆尽了。

元素锫

在地球上，锫主要集聚在几处曾在1945至1980年用于进行核试验的地点，以及一些核事故地点，如切尔诺贝尔核事故、三哩岛核泄漏事故和1968年图勒空军基地B-52坠毁事件等的发生地点。1952年11月1日，美国在埃内韦塔克环礁引爆了代号为常春藤麦克的氢弹。分析显示，爆炸碎片中含有高浓度的各种锕系元素，其中也包括了锫。由于正值冷战，研究结果起初被军方列为机密，直到1956年才被发布。

利用核反应炉产生的锫同位素主要是锫-249。在储存和运载时，大部分的锫会经β衰变变为锎-249。锎-249的半衰期为351年，相对其他在反应炉中产生的同位素来说相当长，所以不可与废料一起弃置。

在含铀量很高的矿藏中，中子捕获和β衰变可以产生几个锫元素的原子，因此锫是自然产生的元素中最罕见的。

状态：人造放射性元素。

熔 点(℃): 986

沸 点(℃):

密度(g/cc，300K): 14.78

比 热/J/gK :

蒸发热/KJ/mol :

熔化热/KJ/mol:

导电率/106/cm :

导热系数/W/cmK: 0.1

地质数据

丰 度

滞留时间/年：

太阳(相对于 H=1×1012): 未知 海水中/p.p.m.：零

地壳/p.p.m.: 零 大西洋表面: 太平洋表面:

大气/p.p.m.（体积）: 大西洋深处: 太平洋深处:

生物数据

人体中含量

肝/p.p.m.:

器官中: 零 肌肉/p.p.m.:

血/mg dm-3 : 日摄入量/mg: 零

骨/p.p.m.: 人(70Kg)均体内总量/mg: 零

锫-247是最稳定的同位素,它的半衰期有1380年。

α型锫金属的双六方密排晶体结构，层序为ABAC（A：绿色，B：蓝色，C：红）。

锫是一种柔软的银白色放射性锕系金属，在元素周期表中位于锔之右，锎之左，镧系元素铽之下。锫的许多物理和化学特性与铽相似。锫的密度为14.78 g/cm，介乎锔（13.52 g/cm）和锎（15.1 g/cm）之间；其熔点（986 °C）也高于锔（1340 °C），低于锎（900 °C）。锫的体积模量（该物质抗衡均匀压力的强度）是锕系元素中相对较低的，大约为20GPa（2×10Pa）。

由于f轨道电子的内部跃迁，Bk离子会发出萤光，峰值在652纳米（红光）和742纳米（深红光，近红外线）波长处。激发功率和样本的温度会影响这两个峰值的相对亮度。要观察到这一萤光现象，可以把硅酸盐玻璃连同氧化锫或卤化锫一起加热，使锫离子在熔化了的玻璃中分散。

当温度介乎70 K和室温之间时，锫呈居里外斯顺磁性，实际磁矩为9.69玻尔磁子（µB），居里温度为101 K。实际磁矩值几乎与简单原子L-S耦合模型计算出的理论值9.72 µB相同。当温度降到大约34 K的时候，锫会转为呈反铁磁性。锫在标准状态下在氢氯酸中的溶解焓为−600 kJ/mol，并可依此推算出水溶Bk离子的标准生成焓（ΔfH°）为−601 kJ/mol。Bk与Bk间的标准电极电势为−2.01 V。中性锫原子的电离电势为6.23 eV。

具强放射性,熔点为986℃。有两种同素异形体。化学性质活泼,能与氟化镧或氢氧化镧发生共沉淀。

元素周期表

在一般情况下，锫的结构是最稳定的α型。该结构呈六方对称形，空间群为P63/mmc，晶格参数分别为341 pm和1107 pm。该晶体有着双六方密排结构，层序为ABAC，因此它与α-镧和锔以后的锕系元素的α型晶体同型（具有相似的结构）。这种结构随着压力和温度而变化。在室温下压缩到7 GPa时，α-锫会转变为β型，该结构属于面心立方（fcc）对称型，空间群为Fm3m。这种结构转变不会使体积产生变化，但其焓会增加3.66 kJ/mol。当继续加压到25 GPa时，锫更会转变为属于正交晶系的γ型结构，与α-铀相似。转变后的体积会增加12%，并使5f壳层电子离域。直到57 GPa锫都不会再进行相变。

加热后，α-锫会变为面心立方结构（但与β-锫稍有不同），空间群为Fm3m，晶格常数为500 pm。这种结构和层序为ABC的密排结构相同。这是一种亚稳态，并会在室温下缓慢地变回α-锫。科学家认为这一相变发生时的温度与锫的熔点非常相近。

目前已知属性的锫同位素共有20中，同核异构体共6种，质量数从235到254不等，全都具有放射性。半衰期最长的有Bk（1,380年）、Bk（9年）和Bk（330天）。其余的同位素半衰期从几微秒到几天不等。锫-249是所有同位素中最容易合成的。它主要释放软β粒子，因此较容易被探测到。锫-249的α辐射非常弱，只有其β辐射的1.45×10%，但也被用于探测该同位素。第二重要的锫同位素是锫-247，它像大部分锕系元素的同位素一样会释放α粒子。

目前锫在基础科学研究之外没有实际的用途。锫-249常被用于制备更重的超铀元素和超锕系元素，如铹、炉和吁。它也可以被用于制造锎-249。对锎的化学研究常用到锎-249，以取代放射性更强、须用中子撞击产生的锎-252同位素。

美国和俄罗斯从1989年起开始合作合成113至118号元素。橡树岭国家实验室于2009年在进行250天长的粒子照射后，产生了22毫克的锫-249。该样本被送往位于俄罗斯杜布纳的联合核研究所(JINR)，并在U400回旋加速器中经钙离子撞击150天后，首次产生了共6颗的Uus原子。

锫的核裂变属性与其邻近的锕系元素不同，这使锫不能成为一种有效的核反应燃料。锫-249的热中子捕获截面较大(710靶恩)，共振积分为1200靶恩，但热中子裂变截面却很低。因此在热核反应炉中，大部分的锫-249会转变为锫-250，再迅速衰变为锎-250。理论上，锫-249可以在快中子增殖反应堆中维持核连锁反应。其临界质量较高，有192 kg。利用水或钢反射器，可以降低临界质量，但仍然会大大超出锫在全球的总产量。

锫-247在热中子反应堆和快中子反应堆中都能够维持核连锁反应，但由于制造方法繁复，其产量远低于临界质量。球体锫-247的临界质量为75.7 kg，加上水反射器后为41.2 kg，用钢反射器(厚30 cm)的话，则为35.2 kg。