<p class="ql-block">镤的元素符号</p> <p class="ql-block"> 镤位于元素周期表第七周期第ⅢB族，属于锕系元素，其电子排布为1s²</p><p class="ql-block"> 2s²2p⁶ 3s²3p⁶3d¹⁰ 4s²4p⁶4d¹⁰4f¹⁴5s²</p><p class="ql-block">5p⁶5d¹⁰5f² 6s²6p⁶6d¹ 7s²，展现出典型的重元素特征。</p> <p class="ql-block"> 镤的发现历程充满传奇色彩。1900年，克鲁克斯在提取铀矿中的铀时，首次发现了一种新的放射性物质，并将其命名为“铀X”。1913年，法江斯及其助手戈林证实铀X实为两种组分的混合物，分别命名为铀X1和铀X2，其中铀X1即为后来的铀X。此后，科学家们陆续发现了一系列类似放射性物质。1917年，索迪与克兰斯顿从沥青铀矿残渣中发现一种性质类似钽的元素，命名为“类钽Ekatantalum”；同年，哈恩与迈特纳也独立发现该元素，并命名为protactinium，元素符号定为Pa。最终确认铀X2为镤234，而“类钽”和protactinium均为镤231。1927年，德国化学家格罗斯首次成功分离出镤的五价化合物。</p><p class="ql-block"> 镤是一种灰白色金属，具有延展性，硬度接近铀，密度高达15.37克/立方厘米，熔点低于1600℃。它具有强放射性，最稳定的同位素为²³¹Pa，半衰期约为3.4×10⁴年，主要通过α衰变生成锕。此外，²³³Pa的半衰期为27天，发射β和γ射线，而²²⁶Pa和²³⁷Pa等同位素则寿命更短。其晶体结构为正方晶系，化学性质与钽相近，常见氧化态为+4和+5价。</p><p class="ql-block"> 在化学行为上，镤表现出与铌和钽相似的特性。其+5价态最为稳定，常见化合物如PaO₂⁺和PaF₅；也可形成+4价化合物如PaCl₄。五氧化二镤（Pa₂O₅）为白色高熔点固体，化学惰性强；PaF₅易水解，PaCl₅则在空气中潮解并释放HCl烟雾；Pa(OH)₅为两性氢氧化物，可溶于强酸或强碱。</p><p class="ql-block"> 作为锕系元素的重要成员，镤具有显著的放射性特征。其最稳定同位素Pa-231半衰期长达3.276×10⁴年，是铀衰变链中的关键中间产物，广泛应用于地质定年和核燃料循环研究。此外，由于其在自然界中丰度极低（低于1 ppb），分离与制备极为困难，全球年产量不足100克，因此在科研和核能领域具有极高的战略价值。</p><p class="ql-block"> 尽管镤因稀有性和强放射性而难以广泛应用，但其在科学研究中仍占据重要地位。在核物理与放射化学研究中，科学家利用其研究放射性衰变与核反应机制；在地球科学领域，²³¹Pa被用于测定古老岩石和海洋沉积物的年代，揭示地球演化历史。</p><p class="ql-block"> 在医学领域，尽管应用不如镭或钴广泛，镤的某些同位素仍被探索用于放射治疗，尤其在特定癌症治疗中具有潜力。同时，部分同位素可用于医学成像技术，辅助疾病诊断与治疗评估。</p><p class="ql-block"> 在工业方面，镤的某些同位素可作为中子源，用于中子活化分析等技术；在材料科学中，它也可作为掺杂剂或催化剂，用于研究特殊材料的性能与行为。</p><p class="ql-block"> 在环境监测方面，镤的放射性使其成为核污染监测的重要工具，尤其在核事故应急响应和核废料管理中发挥关键作用。其环境迁移行为仍是当前放射性污染防控研究的热点之一。</p><p class="ql-block"> 镤的制备主要依赖于天然铀矿的提取或人工核反应合成。天然途径是从铀矿加工废液中分离，如美国橡树岭国家实验室的流程；人工合成则通过中子轰击钍-230（²³⁰Th(n,γ)²³¹Th→β⁻→²³¹Pa）获得。由于其产量极低且高纯度样品制备成本高昂（约10万美元/克），极大地限制了其应用拓展。</p><p class="ql-block">望亚玲写于2025年7月22日下午3点</p>