锫

物理特性

鉳是一種柔軟的銀白色放射性錒系金屬，在元素週期表中位於鋦之右，鉲之左，鑭系元素鋱之下。鉳的許多物理和化學特性與鋱相似。鉳的密度為14.78 g/cm³，介乎鋦（13.52 g/cm³）和鉲（15.1 g/cm³）之間；其熔點（986 °C）也低於鋦（1340 °C），高於鉲（900 °C）。鉳的體積模量是錒系元素中相對較低的，大約為20 GPa（2×10¹⁰Pa）。
由於f軌域電子的內部躍遷，Bk³⁺離子會發出螢光，峰值在652奈米（紅光）和742奈米（深紅光，近紅外線）波長處。激發功率和樣本的溫度會影響這兩個峰值的相對亮度。要觀察到這一螢光現象，可以把矽酸鹽玻璃連同氧化鉳或鹵化鉳一起加熱，使鉳離子在熔化了的玻璃中分散。
當溫度介乎70 K和室溫之間時，鉳呈居里外斯順磁性，實際磁矩為9.69玻爾磁子（µB），居里溫度為101 K。實際磁矩值幾乎與簡單原子L-S耦合模型計算出的理論值9.72 µB相同。當溫度降到大約34 K的時候，鉳會轉為呈反鐵磁性。鉳在標準狀態下在氫氯酸中的溶解焓為−600 kJ/mol⁻¹，並可依此推算出水溶Bk³⁺離子的標準生成焓（ΔfH°）為−601 kJ/mol⁻¹。Bk³⁺與Bk⁰間的標準電極電勢為−2.01 V。中性鉳原子的電離電勢為6.23 eV。

同素異形體

在一般情況下，鉳的結構是最穩定的α型。該結構呈六方對稱形，空間群為P6₃/mmc，晶格參數分別為341 pm和1107 pm。該晶體有著雙六方密排結構，層序為ABAC，因此它與α-鑭和鋦以後的錒系元素的α型晶體同型（具有相似的結構）。這種結構隨著壓力和溫度而變化。在室溫下壓縮到7 GPa時，α-鉳會轉變為β型，該結構屬於面心立方（fcc）對稱型，空間群為Fm3m。這種結構轉變不會使體積產生變化，但其焓會增加3.66 kJ/mol。當繼續加壓到25 GPa時，鉳更會轉變為屬於正交晶系的γ型結構，與α-鈾相似。轉變後的體積會增加12%，並使5f殼層電子離域。直到57 GPa鉳都不會再進行相變。
加熱後，α-鉳會變為面心立方結構（但與β-鉳稍有不同），空間群為Fm3m，晶格常數為500 pm。這種結構和層序為ABC的密排結構相同。這是一種亞穩態，並會在室溫下緩慢地變回α-鉳。科學家認為這一相變發生時的溫度與鉳的熔點非常相近。

化學特性

和所有錒系元素一樣，鉳可溶於各種無機酸溶液中，並在轉化為Bk³⁺時釋放氫氣。這種三價氧化態（+3）特別在水溶液中最為穩定，但另外也存在四價（+4）的鉳化合物。二價（+2）鉳化合物也有可能存在，但目前仍不確定。鉳的鑭系同位素鋱也有類似的特性。Bk⁴⁺在多數酸溶液中都呈綠色，Bk⁴⁺則在氫氯酸中呈黃色，並在硫酸中呈橘黃色。鉳在室溫下不會與氧發生劇烈反應，這可能是因為它的表面形成了氧化物保護層。另外，鉳會與熔化了的金屬、氫、各種鹵素、氧族元素和氮族元素反應，形成各類二元化合物。

同位素

目前已知屬性的鉳同位素共有20中，同核異構體共6種，質量數從235到254不等，全都具有放射性。半衰期最長的有²⁴⁷Bk（1,380年）、²⁴⁸Bk（9年）和²⁴⁹Bk（330天）。其餘的同位素半衰期從幾微秒到幾天不等。鉳-249是所有同位素中最容易合成的。它主要釋放軟β粒子，因此較容易被探測到。鉳-249的α輻射非常弱，只有其β輻射的1.45×10⁻³%，但也被用於探測該同位素。第二重要的鉳同位素是鉳-247，它像大部分錒系元素的同位素一樣會釋放α粒子。

存量

由於所有鉳同位素的半衰期都在1,380年以下，遠遠不足以從地球形成時（數十億年前）存留至今。因此所有的原始鉳元素（地球形成時存在的鉳）至今都已衰變殆盡了。
在地球上，鉳主要集聚在幾處曾在1945至1980年用於進行核試驗的地點，以及一些核事故地點，如切爾諾貝爾核事故、三哩島核泄漏事故和1968年圖勒空軍基地B-52墜毀事件等的發生地點。1952年11月1日，美國在埃內韋塔克環礁引爆了代號為常春藤麥克的氫彈。分析顯示，爆炸碎片中含有高濃度的各種錒系元素，其中也包括了鉳。由於正值冷戰，研究結果起初被軍方列為機密，直到1956年才被發布。
利用核反應爐產生的鉳同位素主要是鉳-249。在儲存和運載時，大部分的鉳會經β衰變變為鉲-249。鉲-249的半衰期為351年，相對其他在反應爐中產生的同位素來說相當長，
在含鈾量很高的礦藏中，中子捕獲和β衰變可以產生幾個鉳元素的原子，因此鉳是自然產生的元素中最罕見的。

分離

鉳在液體中有著較穩定的+4氧化態，因此要把鉳從別的錒系元素中分離出來會較為簡單。核合成會產生大量的錒系元素副產品，這些元素的氧化態主要為+3。在最初進行的實驗當中，科學家沒有用到這一分離法，而是使用了一種相對複雜的過程。三價鉳離子可以被氧化為+4態，可用的氧化劑包括溴酸鹽（BrO³⁻）、鉍酸鹽（BiO³⁻）、鉻酸鹽（CrO2−
4和Cr
2O2−
7）、硫醇銀(I)（Ag₂S₂O₈）、二氧化鉛（PbO₂）和臭氧（O₃）等，另也可用光化學氧化過程。製成的四價鉳離子再通過離子交換層析法或液態-液態提取法分離出來。液態-液態提取法可使用HDEHP（二(2-乙基已基)膦酸）、各種胺、磷酸三丁酯或其他的各種試劑。這些過程都能將鉳從多數三價的錒系元素和鑭系元素中分離出來，但鈰除外。（鑭系元素並不是離子照射後的產物，而是在各種核分裂衰變鏈中產生的。）
橡樹嶺國家實驗室採用的方法如下：先用氯化鋰作為試劑對最初的錒系元素混合物進行離子交換法，再將其沉澱為氫氧化物，過濾後溶解在硝酸中。然後用正離子交換樹脂對該溶液進行高壓洗提，其中的鉳再經由以上的任一方法氧化並提取出來。這個溶液當中幾乎沒有任何其他的錒系元素（但仍含鈰）。把Bk⁴⁺還原為Bk³⁺之後，可再次用離子交換法把鉳從鈰中分離出去。

其他無機化合物

鉳-249可以和氮、磷、硒和銻分別形成BkX型的化合物。這些化合物的晶體結構屬於立方晶系，可在高溫（約600 °C）、高真空環境下使三氫化鉳（BkH₃）或鉳金屬與這些元素反應而製得。
三硫化二鉳（Bk₂S₃）是一種棕黑色晶體。在1130 °C使氧化鉳與硫化氫和二硫化碳的氣態混合物反應，或使鉳金屬直接和硫反應，都可以形成三硫化二鉳。
在1莫耳濃度的氫氧化鈉溶液中，氫氧化鉳(III)和氫氧化鉳(IV)都是穩定的。磷酸鉳(III)（BkPO₄）是一種固體，並在綠光照射下會有強烈的螢光反應。要製備氫化鉳，須使鉳金屬和氫氣在大約250 °C的溫度下反應。氫化鉳的化學式中，氫的系數不是整數：BkH₂₊ₓ（0 < x < 1）。鉳還有幾種其他的鹽，包括硫氧化鉳（Bk₂O₂S）以及水合硝酸鉳（Bk(NO₃)₃·4H₂O）、水合氯化鉳（BkCl₃·6H₂O）、水合硫酸鉳（Bk₂(SO₄)₃·12H₂O）和水合草酸鉳（Bk₂(C₂O₄)₃·4H₂O）。Bk₂(SO₄)₃·12H₂O在600 °C溫度下於氬氣中（為避免氧化成BkO₂）經熱分解後，會產生硫氧化鉳(III)晶體（Bk₂O₂SO₄）。該化合物在惰性環境裏在1000 °C以下不會熱分解。

有機化合物

鉳能形成三角型(η⁵–C₅H₅)₃Bk茂金屬，含有三個環戊二烯基團。合成方法是在70 °C下使三氯化鉳與熔化了的二茂鈹（Be(C₅H₅)₂）反應。該化合物呈琥珀色，密度為2.47 g/cm³，在250 °C以下不會熱分解，並在大約350 °C昇華。由於鉳具有高放射性，所以這種化合物在幾個星期之內便會自我破壞。(η⁵–C₅H₅)₃Bk當中的一個環戊二烯基可以被取代為氯原子，形成[Bk(C₅H₅)₂Cl]₂。該化合物的吸收光譜與(η⁵–C₅H₅)₃Bk的相似。

應用

目前鉳在基礎科學研究之外沒有實際的用途。鉳-249常被用於製備更重的超鈾元素和超錒系元素，如鐒、鑪和𨨏。它也可以被用於製造鉲-249。對鉲的化學研究常用到鉲-249，以取代放射性更強、須用中子撞擊產生的鉲-252同位素。
美國和俄羅斯從1989年起開始合作合成113至118號元素。橡樹嶺國家實驗室於2009年在進行250天長的粒子照射後，產生了22毫克的鉳-249。該樣本被送往位於俄羅斯杜布納的聯合核研究所（JINR），並在U400迴旋加速器中經鈣離子撞擊150天後，首次產生了共6顆的Ts原子。

核燃料循環

鉳的核分裂屬性與其鄰近的錒系元素不同，這使鉳不能成為一種有效的核反應燃料。鉳-249的熱中子捕獲截面較大（710靶恩），共振積分為1200靶恩，但熱中子裂變截面卻很低。因此在熱核反應爐中，大部分的鉳-249會轉變為鉳-250，再迅速衰變為鉲-250。理論上，鉳-249可以在快中子增殖反應爐中維持核連鎖反應。其臨界質量較高，有192 kg。利用水或鋼反射器，可以降低臨界質量，但仍然會大大超出鉳在全球的總產量。
鉳-247在熱中子反應爐和快中子反應爐中都能夠維持核連鎖反應，但由於製造方法繁複，其產量遠低於臨界質量。球體鉳-247的臨界質量為75.7 kg，加上水反射器後為41.2 kg，用鋼反射器（厚30 cm）的話，則為35.2 kg。

安全

科學家並不瞭解鉳會對人的身體有何影響，而且無法拿其他元素借鑒，因為鉳的輻射產物很不同（鉳釋放電子，而大部分其他錒系元素則釋放α粒子和中子）。鉳-249所釋放的電子能量頗低（不足126 keV），在其他衰變發生的同時，信號受到干擾而無法被探測到，因此相比其他錒系元素，它對人體相對無害。不過，鉳-249會變為釋放大量α粒子的鉲-249同位素，半衰期只有330天。鉲-249非常危險，必須在特殊的實驗室裏，在手套箱內處理。
大部分有關鉳的毒性的數據都是來自於動物實驗的。當老鼠進食鉳之後，大約只有0.01%的鉳元素會進入血液。血液中的鉳有65%進入骨骼，並存留約50年；25%進入肺部（生物半衰期約為20年）；0.035%進入睪丸或0.01%進入卵巢，並永久存留；約10%排出體外。鉳在以上的器官內都可以致癌，而在骨骼系統內，它還會破壞紅血球。人類骨骼裏鉳-249的量的允許上限為0.4奈克。