镅

存量

镅同位素中半衰期最长、最常见的同位素是²⁴¹Am和²⁴³Am，其半衰期分别为432.2和7,370年。相对地球的年龄来说，这是微不足道的，因此所有原始的镅元素，也就是在地球形成时可能存在的镅，至今都已全部衰变殆尽。
今天地球上的镅都集中在1945年至1980年曾进行大气层核试验的地点，以及发生过核事故的地点，如切尔诺贝尔核事故。美国第一颗氢弹“常春藤麦克”（1952年11月1日于埃内韦塔克环礁引爆）的辐射落尘中，就含有包括镅在内的多个锕系元素。由于属于军事机密，这项结果直到1956年才被公布。1945年7月16日在新墨西哥州阿拉莫戈多附近进行的托立尼提核试使用的含钚原子弹爆炸后，在沙漠上留下了托立尼提物质，一种玻璃状的爆炸残留物，里面含有镅-241。1968年美国一架载有四颗氢弹的B-52轰炸机在格陵兰坠毁，意外地点同样探测到较高的镅含量。
在其他地区，来自镅残留物的平均辐射量大约只有0.01皮居里每克（0.37 mBq/g）。大气层中的镅化合物较难溶于常见的溶剂中，但会黏附在泥土粒子上。分析表明，沙粒表面上的含镅量比其周围的水高出大约1,900倍；壤土中该比例则更高。
镅一般是为了研究用途而少量人工生产的。每吨乏核燃料大约含有100克镅元素，主要包括²⁴¹Am和²⁴³Am同位素。这些同位素的半衰期较长，不适宜直接弃置，因此镅和其他长半衰期的锕系元素都要先经过中和过程：先把镅分离出来，再在反应堆中用中子撞击将它转变为短半衰期的核素。这一过程称为核嬗变。
含铀量极高的矿藏中，重元素经中子捕获和β衰变之后，可形成几颗镅原子。

物理特性

在元素周期表中，镅位于钚之右，锔之左，铕之下。镅是一种高放射性元素。刚制成的时候，镅外表呈银白色，具金属光泽，但在空气中会随时间失去光泽。镅的密度为12 g/cm³，这比锔（13.52 g/cm³）和钚（19.8 g/cm³）的都低，但比铕（5.264 g/cm³）高，这主要是因为镅的原子量更高。镅质软易塑，其体积模量大大低于之前的锕系元素：Th、Pa、U、Np和Pu。镅的熔点为1173 °C，这比钚（639 °C）和铕（826 °C）的明显要高，但比锔（1340 °C）要低。
在环境条件下，镅主要以最稳定的α型存在，具有六方晶系对称结构，空间群为P6₃/mmc，晶格参数为a = 346.8 pm及c = 1124 pm，每晶胞有四个原子。镅晶体为六方密排结构，层序为ABAC，因此与α锔等锕系元素及α镧同型。镅的晶体结构会随压力和温度改变。在常温下加压至5 GPa时，α镅会转化为β型，具有面心立方对称结构，空间群为Fm3m，晶格常数为a = 489 pm。这种结构是一种层序为ABC的密排结构。再加压到23 GPa以上后，镅会转变成γ型斜方晶系结构，与α铀同型。一直到52 GPa镅都不再进行转变，但在10至15 GPa的压力下会显现出单斜晶系相态。文献对这一相态的描述并不一致。三种主要相态α、β和γ也有时写作I、II和III。β型转变成γ型时，晶体体积下降6%。虽然理论预测α型转变成β型时也会有体积大幅度下降，但实验并没有观察到这一点。α到β型转变的压力随温度的提升而降低。当α镅在标准压力下加温到770 °C时，它会变为与β镅不同的一种面心立方相态，并在1075 °C时变为体心立方结构。因此镅的压温相图和镧、镨及钕的相似。
与别的锕系元素一样，由于α粒子辐射，镅的晶体也会有自我破坏的现象。这种现象在低温下特别显著，因为间隙缺陷的可动性较低。这会造成x射线衍射图样的光亮区域间距离的增大。这使得温度与镅的某些属性之间没有明确的关系。例如，镅-241在4.2 K下的电阻率会在40小时内从2 µOhm·cm增加到10 µOhm·cm，并在140小时后达到最高值16 µOhm·cm。这一效应在室温下较不明显。在刚制成时，镅的电阻率随温度变化，从液氦中的2 µOhm·cm到室温下的69 µOhm·cm。这和镎、铀、钍和镤的属性相似，但与钚和锔不同。后两种元素的电阻率会随温度急剧上升，并在60 K就达到最高值。室温下镅的电阻率比镎、钚和锔的低，但比铀、钍和镤的高。
镅从液氦温度到室温以上都呈顺磁性。这与镅旁边的锔极为不同：后者在52 K时会转变为反铁磁性。镅的热膨胀系数具各向异性，沿较短的a轴为(7.5 ± 0.2)×10⁻⁶/°C，沿六方结构中较长的c轴则是(6.2 ± 0.4)×10⁻⁶/°C。镅金属在氢氯酸中的溶解焓为−620.6 ± 1.3 kJ/mol，而水溶Am³⁺离子的标准生成焓（ΔfH°）是−621.2 ± 2.0 kJ/mol⁻¹。Am³⁺/Am⁰的标准电极电势是2.08 ± 0.01 V。

氧化物

已知的镅氧化物有两种，分别为Am₂O₃（三价）和AmO₂（四价）。三氧化二镅是一种棕红色固体，熔点为2205 °C。镅的几乎所有应用用的都是二氧化镅固体。与多数其他锕系二氧化物相同，二氧化镅也是一种黑色固体，具立方晶体结构（氟石）。
三价镅的草酸盐在室温下真空抽干后，化学式为Am₂(C₂O₄)₃·7H₂O。在真空中加热到240 °C后，当中的水会脱离，化合物会在300 °C时分解成AmO₂，分解过程大约在470 °C时完成。这种草酸盐溶于硝酸当中，最大溶解度为0.25 g/L。

氧族及氮族元素化合物

镅的已知氧族元素化合物包括镅的硫化物AmS₂、硒化物AmSe₂和Am₃Se₄以及碲化物Am₂Te₃和AmTe₂。镅（²⁴³Am）能够和氮族元素磷、砷、锑及铋形成化学式为AmX的化合物。这些化合物会形成立方晶系结构。

硅化物及硼化物

单硅化镅（AmSi）及“二硅化镅”（实际上是AmSiₓ，其中1.87 < x < 2.0）可通过在真空中使用单质硅还原三氟化镅形成，前者温度要在1050 °C，后者则须在1150至1200 °C。AmSi是一种黑色固体，与LaSi同构，具正交晶体结构。AmSiₓ外表具亮银色光泽，晶体结构属于四方晶系（空间群为I4₁/amd），与PuSi₂和ThSi₂同构。镅的硼化物包括AmB₄和AmB₆。在真空或惰性大气里将镅的某种氧化物或卤化物与二硼化镁一同加热，能够形成四硼化镅。

有机化合物

镅能够与两个环辛四烯配位体形成类似于二茂铀的金属有机配合物(η⁸-C₈H₈)₂Am。镅也会和三个环戊二烯形成三角形的(η⁵-C₅H₅)₃Am配合物。
延伸X光吸收细微结构（EXAFS）已证实，在含有n-C₃H₇-BTP和Am³⁺离子的溶液中，存在Am(n-C₃H₇-BTP)₃型的配合物，其中BTP指2,6-二(1,2,4-三嗪-3-基)吡啶。某些BTP型配合物只和镅相互作用，因此在提取镅的过程中相当有用。

生物用途

镅是一种人造元素，因此在生物体中不存在使用到镅的自然生理功能，所有比钨重的元素亦然。有科学家提出利用细菌从河溪中移除镅以及其他的重金属。柠檬酸杆菌属肠杆菌科能够从水溶液中把镅离子沉淀出来，在其细胞壁上形成一种金属磷酸盐配合物。多项研究发现，镅会吸附及累积在细菌和古菌当中。

裂变

同位素²⁴²ᵐ¹Am（半衰期为141年）的热中子吸收截面最高（5,700靶恩），因此维持核链反应所需的临界质量很低。裸露的²⁴²ᵐ¹Am球体临界质量大约为9至14公斤（不确定性是由于缺乏有关其物质特性的数据）。加上金属反射体后，临界质量可降至3至5公斤，如果使用水反射体则更低。这样小的临界质量有助于制造可移动核武器，但由于²⁴²ᵐ¹Am的稀少和昂贵，故未能实现。其余两个同位素²⁴¹Am和²⁴³Am的临界质量则相对更高：前者为57.6至75.6公斤，后者为209公斤。同样由于稀少和昂贵，所以镅未能用作核反应堆中的核燃料。
有科学家提出一种十分紧密的10 kW功率高通量反应堆，它只须使用20克²⁴²ᵐ¹Am。这种低功率反应堆可作较安全的中子源，供医院作放射性治疗。

同位素

镅共有19种同位素和8种同核异构体。其中两种为释放α粒子的长半衰期同位素²⁴¹Am和²⁴³Am，半衰期分别为432.2和7,370年；另有一种同核异构体²⁴²ᵐ¹Am，半衰期为141年。其余的同位素和同核异构体半衰期从0.64微秒（²⁴⁵ᵐ¹Am）到50.8小时（²⁴⁰Am）不等。与多数锕系元素一样，拥有奇数中子数的镅同位素具有较高的核裂变率，临界质量也较低。
镅-241衰变成²³⁷Np时会释放5种不同能量的α粒子，但以5.486 MeV（85.2%）和5.443 MeV（12.8%）能量的为主。因为产生的许多都是亚稳态，所以衰变过程也会释放伽玛射线，能量值不连续，介乎26.3和158.5 keV之间，显著波峰出现在59.5keV。
镅-242是一种短半衰期的同位素，半衰期为16.02小时。它主要经β衰变（82.7%）成为²⁴²Cm，但也会经电子捕获（17.3%）衰变为²⁴²Pu。²⁴²Cm和²⁴²Pu以几乎相同的衰变链经过²³⁸Pu，到²³⁴U为止。
几乎所有的（99.541%）²⁴²ᵐ¹Am都已内部转换成为²⁴²Am，而剩余的0.459%则以α衰变成为²³⁸Np。后者再分解为²³⁸Pu，最后形成²³⁴U。
镅-243经α衰变成为²³⁹Np，再经β衰变变为²³⁹Pu。²³⁹Pu释放一颗α粒子，变为²³⁵U。

电离烟雾探测器

镅是唯一一种进入日常应用的人造元素。一种常见的烟雾探测器使用二氧化镅（²⁴¹Am）作为电离辐射源。这种同位素比²²⁶Ra优胜，因为它能释放5倍多的α粒子，却释放很少的有害γ辐射。一个新的烟雾探测器一般装有1微居里（37 kBq）的镅，亦即0.28微克。这一量随着镅衰变为镎-237而逐渐减少，而镎-237是一种半衰期很长的超铀元素（约214万年半衰期）。探测器内的镅半衰期为432.2年，因此在19年后就含有3%的镎，32年后则有5%。衰变产生的辐射通过电离室，也就是两片电极间充满空气的区间，电极间有着少量的电流。烟雾进入电离室后会吸收辐射出来的α粒子，减少电离的程度，因此改变流通的电流，从而触发警报。相比光学烟雾探测器，电离探测器较为便宜，还能够测得大小不足以产生足够光学散射的烟雾粒子。然而，这种探测器容易发生误报。

放射性核素

由于²⁴¹Am的半衰期比²³⁸Pu的高很多（432.2年相比87年），因此有人提出用它作为放射性同位素热电机里的主要元素，可用于太空船上。但镅产生较少的热量及电力：²⁴¹Am的功率为114.7 mW/g，²⁴³Am 的功率为6.31 mW/g。 (cf. 390 mW/g for ²³⁸Pu)镅的中子辐射还会对人类造成更大的伤害。欧洲空间局有计划在其太空探测器中使用镅元素。
其他的太空应用还包括，在使用核推进器的飞船中以镅作为燃料。这种推进器利用了²⁴²ᵐAm的高核裂变率，一片一微米厚的薄片就能达到这一效果。使用薄片可以避免自我吸收辐射，而如果用铀或钚燃料柱的话，只有其表面能够释放可用的α粒子。²⁴²ᵐAm的裂变产物可以用来直接推进太空船，或用以加热推进气体。产物的能量传导到液体后，还能够进行磁流体发电。
同位素²⁴²ᵐAm的高核裂变率还能够用来制造核电池。这种电池的设计并不用到镅所释放的α粒子能量，而是用了这些粒子的电荷，也就是把镅当作持续的正电极。一个含3.2公斤²⁴²ᵐAm的电池可持续80天提供约140 kW的电力。虽然潜在的应用范围很广，但是目前镅的产量稀少，价格昂贵，实际实施因此遭到了限制。

光谱仪

不少医学及工业用途都需要镅-241作为可移动的伽马射线及α粒子射源。²⁴¹Am所射出的60 keV伽玛射线可用于材料分析摄影术、X射线荧光光谱学以及核密度计等。例如，镅就被用作测量玻璃的厚度，从而制造平滑的玻璃。镅-241还可以用来在低能范围校准光谱仪，因为该同位素的光谱只有一个谱峰，其康普顿连续谱也是可忽略的（光度低至少三个数量级）。镅-241的伽马射线更被用于诊断甲状腺功能，但这一医学应用已经不再被使用了。

安全

镅的放射性很高，所以镅金属和镅化合物都只能在特殊的实验室中用特别的设备处理。虽然大部分镅的同位素都只释放α粒子，使用很薄的普通材质就能隔除，但是这些同位素的衰变产物却会产生伽马射线和中子，它们的穿透性就强得多了。
一旦进食，镅会在几天内排出体外，只有0.05%会进入血液。血液中的镅有45%进入肝脏，45%进入骨骼，剩下的10%则排出体外。肝脏对镅的吸收因人而异，并岁年龄的增大而加强。在骨骼里的镅首先沉积于皮层和小梁表面，并逐渐分散到整个骨骼。同位素²⁴¹Am在骨骼里的生物半衰期为50年，在肝脏中则是20年，但会永久停留在性腺（睾丸或卵巢）当中。所有在体内的镅都会因放射性而致癌。
弃置的烟雾探测器会连同里面的镅进入垃圾堆填区。大多数地区有关弃置镅元素的规定都较为宽松。在美国，一位童军曾收集多个烟雾探测器当中的镅，并试图建造增殖核反应堆。历史上曾发生过多次人类受镅污染的事件，其中最严重的发生在一位64岁研究人员身上。他的实验室发生了爆炸，使他暴露在比标准高500倍的镅-241辐射量当中。他75岁去世，但并非由于辐射致病，而是死于事发前已诊断出的心血管疾病。