放射性元素是由核电荷相同的
放射性同位素所组成的元素,用人工方法制成的放射性元素称为人工放射性元素。如钚、钔等。
20世纪20年代末,由第1号元素氢到第92号元素铀组成的
元素周期表只剩下43号、61号、85号和87号四个空位。人们用各种方法寻找这四种“空位元素”。
1934年
法国科学家F.约里奥-居里和I.约里奥-居里发现了人工
放射性,为人工获得放射性元素开辟了道路。1937年
意大利矿物学家C.佩列尔和
美国物理学家E.G.塞格雷在
加利福尼亚大学劳伦斯-伯克利实验室用
回旋加速器加速的氘核轰击钼靶, 通过下述核反应98Mo(d,n)99Tc 合成了锝,这是人类首次用人工的方法制造出来的元素。1940年美国科学家D.R.科森等用加速的α 粒子轰击铋靶,合成了85号元素
砹。同年,美国化学家E.M.麦克米伦等发现了镎、G.T.西博格等发现了钚,开始了
超铀元素的合成。
40多年来,已陆续合成了十几种超铀元素,进一步发展了
元素周期系。人工放射性元素的发现和重要性质见表。
② 从辐照过的
核燃料中提取, 核燃料在反应堆中经中子辐照发生裂变反应,能产生大量裂变产物,锝和钷即可从中提取(见
裂变产物化学)。
锝(dé)是首个以人工方法制得的
元素,其主要来源为反应堆中铀裂变产物。至80年代初还没有在地球上找到天然存在的锝。用
氢在500~600℃还原硫化锝(Tc2S7)或过锝酸铵,可得金属锝。在硫酸溶液中电解过锝酸铵也可析出金属锝。锝的性质与同族元素
铼相似。高温下锝与氧生成挥发性的氧化物Tc2O7。常见同位素Tc-97的
半衰期260万年,可用作制备β射线标准源。少量的(约5×10^(-5) mol)过锝酸铵可使钢材的腐蚀大为减慢。锝和锝
钼合金具有良好的
超导性质。1960年以前,锝只能小量生产,价格曾高达2800美元/克;70年代末已能进行千克量级生产,价格已下降到60美元/克以下。21世纪初锝已经达到成吨级的产量,是从核燃料的裂变产物中提取的。金属锝抗氧化,在酸中溶解度不大,因此可用作
原子能工业设备的
防腐材料。 该金属呈银白色,但通常获得的是灰色粉末。在潮湿的空气中缓慢失去光泽,在
氧气中燃烧,溶于
硝酸和硫酸。锝是地球上已知的最轻的没有稳定
同位素的化学元素。
通过用氦核轰击钚
原子制得。锔的
放射性如此强烈,以至于在黑暗中会闪闪发光。锔,
原子序数96,因纪念著名科学家
居里夫妇而得名。1944年美国科学家
西博格、詹姆斯等用32兆
电子伏特的
α粒子轰击
钚239时发现
锔242,现已发现
质量数为238~251的全部锔同位素。锔的发现先于95号元素镅。
镅的原子序数为95号元素,也就是第三个
超铀元素,是在1944年底被美国
加州大学伯克利分校核物理学[1-2]、化学家
西博格和他的同事们[3]——詹姆斯、摩根和
吉奥索等人首先完成的[2][5]。他们用美洲一词(America)命名这一新元素为
americium,元素符号为Am。
金属锝及其合金在低温下是超导体,可用于火箭、计算机和受控热核反应装置中。钷 147是理想的示踪原子,可用作纯
β放射源,用钷制成的荧光物可用于航标灯,钷也是制作核电池的燃料之一。钚239可用作核燃料;其他超铀元素的应用有
放射性示踪剂、核热源、核电池和
中子源等方面。